硅基负极活性材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，公开了一种硅基负极活性材料及其制备方法和应用、负极极片和锂离子电池。该硅基负极活性材料包括核层以及形成在所述核层的至少部分上的碳化层，所述核层包含聚苯胺和硅纳米颗粒。本发明专利技术的硅基负极活性材料制备的锂离子电池具有良好的循环稳定性和倍率性能。

Active materials for silicon based negative electrode and their preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
硅基负极活性材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种硅基负极活性材料及其制备方法和应用、负极极片和锂离子电池。
技术介绍
世界人口的增长和社会技术的发展，对能源的需求也与日俱增。在所有当前存在的能源储存装置中，高性能的锂离子电池是不可缺少的储能器件，其广泛应用于便携电子设备，例如手机、笔记本电脑，甚至在电子运输设备，例如电动汽车等领域也有所应用。传统的锂离子电池负极材料是石墨负极材料。但是石墨的理论比容量较低(372mAh/g)，不能满足如今对能量的需求。而硅负极材料具有高达4200mAh/g的理论比容量，并且具有合适的电位(～0.5V)，相较于石墨在充电时更难引起表面析锂的安全问题，同时硅元素在地壳中含量丰富，所以硅负极材料是最有希望的高性能锂离子电池负极材料。但是有两个主要的问题阻碍了硅负极材料的实际应用。首先硅在嵌脱锂的过程中会发生剧烈的体积效应，产生的机械作用力会使材料粉化破碎，导致电极活性材料和集流体之间丧失电接触，从而电池循环性能大大降低。并且这种剧烈的体积变化使硅在电解液中难以形成稳定的SEI膜，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基负极活性材料，其特征在于，该硅基负极活性材料包括核层以及形成在所述核层的至少部分上的碳化层，所述核层包含聚苯胺和硅纳米颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅基负极活性材料，其特征在于，该硅基负极活性材料包括核层以及形成在所述核层的至少部分上的碳化层，所述核层包含聚苯胺和硅纳米颗粒。


2.根据权利要求1所述的硅基负极活性材料，其中，所述硅纳米颗粒的粒径范围为500nm以下，优选为300nm以下，更优选为200nm以下；
优选地，所述硅基负极活性材料的粒径为2-36μm，优选为5-25μm，更优选为8-15μm。


3.根据权利要求1所述的硅基负极活性材料，其中，所述核层还含有酸掺杂剂；
优选地，所述核层由聚苯胺、硅纳米颗粒和酸掺杂剂形成；
优选地，所述酸掺杂剂为植酸。


4.根据权利要求1所述的硅基负极活性材料，其中，所述碳化层的厚度为0.1-2μm；
优选地，所述碳化层由所述核层至少部分表层碳化而成；
优选地，所述碳化的条件包括：碳化温度为300-800℃，优选为400-700℃，更优选为500-600℃，碳化时间为0.1-8小时，优选为0.5-4小时，更优选为1-3小时。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的硅基负极活性材料，其中，所述硅纳米颗粒在所述硅基负极活性材料中的质量占比为80-98％。


6.一种硅基负极活性材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)在硅纳米颗粒的表面原位聚合苯胺单体形成聚苯胺交联三维网状结构，得到硅/聚苯胺复合材料；
(2)将所述硅/聚苯胺复合材料成型；
(3)通过碳化处理使成型后的硅/聚苯胺复合材料的至少部分表层转化为碳化层。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述硅纳米颗粒的粒径为500nm以下，优选为300nm以下，更优选为200nm以下；
优选地，所述硅基...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伯荣，穆道斌，牟鸽，丁泽鹏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11