一种碳纳米管包覆的硅负极材料和负极片及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，公开了一种碳纳米管包覆的硅负极材料和负极片及其制备方法和锂离子电池。所述硅负极材料的制备方法包括：(1)将聚乙二醇、柠檬酸和/或一水合柠檬酸、过渡金属盐溶解在溶剂中，得到前驱物溶液；(2)将前驱物溶液与硅材料进行混合、过滤、洗涤，接着在隔绝空气的条件下进行干燥，得到前驱物包覆的硅材料；(3)将前驱物包覆的硅材料在空气气氛中加热至200‑280℃烧结1.5‑3.5h，自然冷却，得到MOx/Si复合粉末；(4)将MOx/Si复合粉末在惰性气体和/或弱还原气体保护下加热至400‑800℃烧结1‑5h。采用该方法所得的硅负极材料的电化学性能稳定，能够避免对碳纳米管结构造成破坏，过程简单，无需使用易燃易爆的烷烃作为碳源，安全性较高。

A carbon nanotube-coated silicon anode material and sheet, its preparation method and lithium-ion battery

The invention relates to the field of lithium ion batteries, and discloses a carbon nanotube coated silicon negative electrode material, a negative plate, a preparation method and a lithium ion battery. The preparation method of the silicon negative material includes: (1) dissolving polyethylene glycol, citric acid and/or citric acid hydrate and transition metal salt in solvent to obtain precursor solution; (2) mixing, filtering and washing precursor solution with silicon material, then drying under the condition of isolating air to obtain silicon material coated with precursor; (3) coating silicon material with precursor. Mox/Si composite powders were obtained by sintering at 200 280 C for 1.5 3.5 h and natural cooling; (4) MOx/Si composite powders were heated to 400 800 C for 1 5 h under the protection of inert gas and/or weak reducing gas. The electrochemical performance of the silicon anode material obtained by this method is stable, and it can avoid damage to the structure of carbon nanotubes. The process is simple, and it does not need flammable and explosive alkanes as carbon source, so it has high safety.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管包覆的硅负极材料和负极片及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种碳纳米管包覆的硅负极材料和负极片及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
随着新能源产业的发展，人们对锂离子电池提出了越来越高的要求，提高能量密度和延长的循环寿命已成为锂离子电池急需解决的问题。传统的石墨负极材料已经很难满足新形势发展的需要。硅负极材料由于其理论比容量高(4200mAh/g)、脱嵌锂电位低、硅的储量丰富等优点，已成为最具潜力的下一代锂离子电池负极材料。然而，硅负极材料也存在着如下一些问题：1、硅在充放电循环过程中产生的巨大的体积效应容易造成材料的粉化，进而脱离集流体，从而导致容量的迅速下降，循环性能差；2、硅本身是一种半导体材料，导电性能有待改善，因此需要掺杂高导电的物质；3、循环时，硅会与电解液中的六氟磷酸锂反应，不易形成稳定的SEI膜，使得容量保持率和库伦效率低。针对这些问题，目前的解决方法是将硅纳米化和复合化。其中，硅纳米化包括将硅做成硅纳米线、硅纳米管、硅纳米颗粒、硅薄膜等，这种方法在一定程度上可以缓冲硅的体积膨胀，提高电池的循环性能；而硅的复合化大部分是将硅与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位制备碳纳米管包覆的硅负极材料的方法，其特征在于，该方法包括：(1)配制前驱物溶液：将聚乙二醇、柠檬酸和/或一水合柠檬酸、过渡金属盐溶解在溶剂中，得到前驱物溶液；(2)制备前驱物包覆的硅材料：将所述前驱物溶液与硅材料进行混合、过滤，并将所得的固体产物进行洗涤，接着在隔绝空气的条件下进行干燥，得到前驱物包覆的硅材料；(3)低温反应：将所述前驱物包覆的硅材料在空气气氛中加热至200‑280℃烧结1.5‑3.5h，自然冷却，得到MOx/Si复合粉末；(4)高温反应：将所述MOx/Si复合粉末在惰性气体和/或弱还原气体保护下加热至400‑800℃烧结1‑5h，即得所述碳纳米管包覆的硅负极材料...

【技术特征摘要】
1.一种原位制备碳纳米管包覆的硅负极材料的方法，其特征在于，该方法包括：(1)配制前驱物溶液：将聚乙二醇、柠檬酸和/或一水合柠檬酸、过渡金属盐溶解在溶剂中，得到前驱物溶液；(2)制备前驱物包覆的硅材料：将所述前驱物溶液与硅材料进行混合、过滤，并将所得的固体产物进行洗涤，接着在隔绝空气的条件下进行干燥，得到前驱物包覆的硅材料；(3)低温反应：将所述前驱物包覆的硅材料在空气气氛中加热至200-280℃烧结1.5-3.5h，自然冷却，得到MOx/Si复合粉末；(4)高温反应：将所述MOx/Si复合粉末在惰性气体和/或弱还原气体保护下加热至400-800℃烧结1-5h，即得所述碳纳米管包覆的硅负极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚乙二醇、柠檬酸和/或一水合柠檬酸、过渡金属盐的重量比为(0.3-1.8):(1.5-3.0):1；所述过渡金属盐选自硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、硝酸亚铁、氯化亚铁和硫酸亚铁中的至少一种，优选选自硝酸钴、硝酸镍和硝酸亚铁中的至少一种；所述溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、甲醛和水中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硅材料与过渡金属盐的重量比为(1-10):1；所述硅材料为硅、氧化亚硅、硅/石墨复合材料或氧化亚硅/石墨复合材料；所述硅和氧化亚硅的粒径各自独立地为0.01-10μm，所述石墨的粒径为3-30μm；所述干燥的条件包括温度为60-90℃，时间为1-3h。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，将所述前驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梅蓉，蒋玉雄，翁松清，
申请(专利权)人：厦门高容新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35