一种多孔硅碳负极材料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材料技术领域，尤其涉及一种多孔硅碳负极材料及其制备方法和锂离子电池，该多孔硅碳负极材料包括多孔硅碳材料和石墨材料；所述多孔硅碳材料为核壳式三层复合结构，包括内核和依次包覆于内核的中间层及最外层，所述内核为非晶态多孔硅氧材料SiOx，所述中间层为网状导电剂包覆层，所述最外层为无定形碳包覆层。相比于现有技术，本发明专利技术通过核壳式三层复合结构设计，使得该多孔硅碳材料的体积膨胀大大降低、首次效率和循环性能得到显著提升；而与石墨材料混合后，该多孔硅碳负极材料首次可逆比容量≥487.8mAh/g，首次效率≥87.86％，循环500次容量保持率≥94.6％，体积膨胀率≤19.51％。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔硅碳负极材料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其涉及一种多孔硅碳负极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因具有能量密度高、安全性能好、循环性能佳、无记忆效应、工作电压高、环境友好、自放电小等优点而被广泛应用于各个领域中。随着国家财政部公布发布了《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》，要求锂离子电池具有更高的能量密度，而锂离子电池能量密度大小主要受到正负极活性材料的影响，目前商业化应用的负极活性材料主要是人造石墨，但其目前的实际比容量已经接近其理论比容量372mAh/g，难以再有提升空间，而锂离子电池对能量密度的要求却越来越高，开发新的高能量密度材料迫在眉睫。硅材料因具有极高的理论比容量(4200mAh/g)和丰富的资源以及较低的脱锂电位(＜0.5V)，将是替代石墨的有效材料之一。然而，在锂离子的嵌入和脱出过程中硅材料存在着巨大的体积变化，以及较低的首次效率和极差的循环性能，难以实现实际的生产应用。针对以上难题，目前已出现不少关于硅基材料的改性方法，例如三维的多孔Si颗粒、核壳晶/非晶Si纳米线、Si-金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔硅碳负极材料，其特征在于：包括多孔硅碳材料和石墨材料；所述多孔硅碳材料为核壳结构，包括内核和依次包覆于内核的中间层及最外层，所述内核为非晶态多孔硅氧材料SiOx，其中，0＜x≤2，所述中间层为网状导电剂包覆层，所述最外层为无定形碳包覆层。

【技术特征摘要】
1.一种多孔硅碳负极材料，其特征在于：包括多孔硅碳材料和石墨材料；所述多孔硅碳材料为核壳结构，包括内核和依次包覆于内核的中间层及最外层，所述内核为非晶态多孔硅氧材料SiOx，其中，0＜x≤2，所述中间层为网状导电剂包覆层，所述最外层为无定形碳包覆层。2.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅氧材料SiOx的孔隙率为20～80％。3.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅氧材料SiOx的中值粒径D50为3～7μm。4.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述导电剂包覆层的厚度为10～100nm。5.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述导电剂包括导电剂A和导电剂B，所述导电剂A为碳纳米管、石墨烯中至少一种，所述导电剂B为导电炭黑。6.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述无定形碳包覆层的厚度为0.5～2μm。7.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述无定形碳为石油沥青、煤焦油沥青中的一种或几种经碳化后形成。8.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅碳材料和所述石墨材料的质量比为5～50％：50～95％。9.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅氧材料SiOx、所述导电剂和所述无定形碳的质量比为20～50％：5～20％：30～75％。10.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述石墨材料为天然石墨、人造石墨、微晶石墨、中间相碳微球、软碳中的至少一种。11.一种多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、将硅氧化物SiOx和活性金属粉末按物质的量比为(0.5～2)：1的比例混合，在球磨罐中球磨1～4h使其混合均匀，在惰性气氛下650～1000℃热处理4～24h，经破碎分级得到D50为3～7μm的硅氧化物SiOx和金属氧化物复合材料，其中，0＜x≤2；步骤2)、采用盐酸对步骤1)制备的材料进行酸洗，除去金属氧化物，进一步水洗、干燥得到多孔SiOx材料；步骤3)、使用分散剂将导电剂A和导电剂B按质量比为(1～20)：1配制成均匀的导电剂溶液，其中，导电剂A为碳纳米管...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶柏青，张蕾，
申请(专利权)人：四川西丹孚能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51