【技术实现步骤摘要】
一种硅碳复合负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池硅碳复合负极材料、制备方法。
技术介绍
锂离子电池性能优越，用途广泛，前景广阔，相对与传统的铅酸电池，镍镉电池和镍氢电池等二次电池，锂离子电池具有能量密度高、开路电压高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色无污染等明显优势。锂离子电池随着技术的不断进步已经在人们的生活中得到了广泛的应用，如便携式电子产品、新能源交通工具等领域。然而，锂离子电池的质量比容量（Wh·kg-1）和体积比能量（Wh·L-1）需要进一步的提高，来满足便携式电子产品小型化及其在航天、军事、电网调峰和电动汽车方面应用的要求。因此，研发高比容量和高比能量的锂离子电池材料己成为当前科研工作非常重要的研究课题。硅能够与锂形成合金，其作为锂离子电池负极材料比容量高达3675mAh/g，相当于商业化石墨碳容量（372mAh·g-1）的十倍多。然而硅在锂离子脱嵌过程中体积变化大（>300%）引起电极的粉化和硅与集流体的电接触减少，导致导电性变差和硅的利用率降低。这些因素导致硅基材料较高的不可逆容量和循环稳定性...
【技术保护点】
1.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、CVD法制备纳米硅：在氮气保护下，将硅烷气体通入到反应炉中，加热使硅烷气体发生热分解，然后通入碳源气体进行碳涂覆，最后在氮气保护下自然冷却至室温，收集反应炉炉膛中的粉体；A2、静电纺丝制备复合纤维材料：将步骤A1得到的粉体加入到聚丙烯腈的DMF溶液中，在电场中进行静电纺丝得到硅纳米颗粒的聚丙烯腈纤维膜，再将聚丙烯腈纤维膜烘干去除溶剂，然后将聚丙烯腈纤维膜置于管式炉中进行预氧化处理，在预氧化处理后再进行碳化处理，得到硅碳复合纤维材料；A3、造粒：将天然球形石墨溶于溶剂中，然后加入步骤A2制备的硅碳复合纤维材料...
【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、CVD法制备纳米硅：在氮气保护下，将硅烷气体通入到反应炉中，加热使硅烷气体发生热分解，然后通入碳源气体进行碳涂覆，最后在氮气保护下自然冷却至室温，收集反应炉炉膛中的粉体；A2、静电纺丝制备复合纤维材料：将步骤A1得到的粉体加入到聚丙烯腈的DMF溶液中，在电场中进行静电纺丝得到硅纳米颗粒的聚丙烯腈纤维膜，再将聚丙烯腈纤维膜烘干去除溶剂，然后将聚丙烯腈纤维膜置于管式炉中进行预氧化处理，在预氧化处理后再进行碳化处理，得到硅碳复合纤维材料；A3、造粒：将天然球形石墨溶于溶剂中，然后加入步骤A2制备的硅碳复合纤维材料和沥青，搅拌分散，然后进行喷雾热解，收集热解产品，再在氮气保护下进行碳化处理，得到硅碳复合前驱体；A4、CVD包覆：将步骤A3制备的硅碳复合前驱体置于带有氮气的管式炉中进行加热，然后通入碳源气体进行包覆，包覆后进行冷却、过筛，得到硅碳复合负极材料。2.根据权利要求1所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、CVD法制备纳米硅：在氮气保护下，将硅烷气体通入到反应炉中，反应炉温度控制在750-950℃，使硅烷气体发生热分解，然后通入碳源气体进行碳涂覆，最后在氮气保护下自然冷却至室温，收集反应炉炉膛中的粉体；A2、静电纺丝制备复合纤维材料：将步骤A1得到的粉体加入到聚丙烯腈的DMF溶液中，在电场强度为55-75KV/m的电场中进行静电纺丝，得到硅纳米颗粒的聚丙烯腈纤维膜，再将聚丙烯腈纤维膜烘干去除溶剂，然后将聚丙烯腈纤维膜置于管式炉中进行预氧化处理，在预氧化处理后再进行碳化处理，得到硅碳复合纤维材料；A3、造粒：将天然球形石墨溶于溶剂中，然后加入步骤A2制备的硅碳复合纤维材料，最后加入沥青，搅拌分散，然后进行喷雾热解，收集热解产品，再在氮气保护下进行碳化处理，得到硅碳复合前驱体；A4、CVD包覆：将步骤A3制备的硅碳复合前驱体置于管式炉中，通入高纯氮气排氧，待氧含量低于200ppm后，加热至900-1000℃，然后以1.0-2.0L/min流速通入碳源气体，持续8-15min，待降温后取出过筛，得到硅碳复合负极材料。3.根据权利要求1所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、硅烷气体热CVD法制备纳米硅：在氮气保护下，将纯度为99.99％的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李钰，李能，陈松，彭杨城，皮涛，王志勇，邵浩明，余梦泽，
申请(专利权)人：湖南中科星城石墨有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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