The invention provides a negative electrode material of a lithium-ion battery and a manufacturing method thereof. The anode material has a core-shell structure. The core of the core-shell structure is formed by a plurality of nano silicon. The shell material forming the core-shell structure includes graphene, and there is an expansion space between the nano silicon and the shell, and the expansion space is formed after the calcium carbonate is etched. The anode material of the lithium-ion battery is coated with silicon first by calcium carbonate and then etched by hydrochloric acid, so as to form a unique core-shell structure and reserve an expansion space for the nano silicon particles, so as to not only ensure the play of silicon capacity but also improve the cycling performance of the anode material. Moreover, the graphene with excellent conductivity is coated with nano silicon, which can further increase the composite material So as to improve the capacity of negative materials.
【技术实现步骤摘要】
锂离子电池的负极材料及其制作方法
本专利技术涉及锂离子电池
,具体的,本专利技术涉及锂离子电池的负极材料及其制作方法。
技术介绍
硅(Si)是目前已知理论比容量最高的锂离子电池负极材料,其理论比容量能达到4200mAh/g,同时,硅基材料还具有嵌锂电位低、锂离子扩散系数高、资源储量丰富和无毒等优势,因此,Si在众多锂离子电池负极材料当中脱颖而出。不过,Si作为锂离子电池负极材料面临如下问题:第一,Si在脱嵌锂的过程中会产生巨大的体积变化(>300%);第二,硅颗粒在循环的过程中体积会膨胀,发生破裂、粉碎,甚至使活性物质从集流体表面脱落,导致其容量急剧衰减;第三,硅颗粒的破碎还会导致其表面固体电解质界面(SEI)膜反复地破裂和生成;第四,硅的电导率只有2.52×10-4Sm-1,其导电性极差。为了缓解硅负极材料在充放电过程中的体积效应,提高其电化学性能,现阶段的改进方法有:第一种可以将硅颗粒纳米化,纳米化后锂离子(Li+)在电极材料中的扩散距离大大缩短,但是,仅降低材料粒径是难以制备出电性能优异的硅负极材料;第二种优化硅纳米粒子的结构,提高电化学反应动力学,例如选择硅纳米线、硅纳米管或介孔硅等,多孔硅材料内部富含孔洞而大大缓解了胀缩的应力,不过合成介孔硅或网状结构硅粉的方法成本较高且合成条件苛刻;第三种设计复合材料,设计出特殊结构的硅材料与辅助材料复合,可选的辅助材料有金属、碳或石墨烯等,但是方法都工艺复杂、生产周期长或无法工业化生产。但是,上述的这些改进方法都不能有效地解决硅膨胀和SEI膜的技术 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池的负极材料,其特征在于,所述负极材料具有核壳结构,所述核壳结构的内核由多个纳米硅形成,形成所述核壳结构的外壳的材料包括石墨烯,且所述纳米硅与所述外壳之间具有膨胀空间,并且,所述膨胀空间是碳酸钙被刻蚀后形成的。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种锂离子电池的负极材料,其特征在于,所述负极材料具有核壳结构,所述核壳结构的内核由多个纳米硅形成,形成所述核壳结构的外壳的材料包括石墨烯,且所述纳米硅与所述外壳之间具有膨胀空间,并且,所述膨胀空间是碳酸钙被刻蚀后形成的。
2.根据权利要求1所述的负极材料,其特征在于,所述外壳由内至外依次包括第一壳层和第二壳层,其中,所述第一壳层由碳形成,所述第二壳层由石墨烯形成。
3.根据权利要求1所述的负极材料,其特征在于,所述纳米硅的粒径为35~50nm。
4.一种制备锂离子电池的负极材料的方法,其特征在于,包括:
(1)在纳米硅的表面包覆碳酸钙,以获得碳酸钙-硅的复合粒子;
(2)在所述复合粒子的表面包覆石墨烯,以获得具有核壳结构的复合材料;
(3)通过盐酸溶液刻蚀所述复合材料中的所述碳酸钙,形成膨胀空间,以获得所述负极材料。
技术研发人员:李星烁,郑军华,
申请(专利权)人:蜂巢能源科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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