硅碳负极材料及制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术公开了硅碳负极材料及制备方法、锂离子电池。该硅碳负极材料包括：内核以及外壳，所述外壳包覆所述内核，所述内核为膨胀石墨和多孔硅的复合材料，且所述多孔硅的粒径为纳米级别，所述膨胀石墨的粒径为微米级别，所述外壳为无定形碳层。由此，该硅碳负极材料具有较小的体积膨胀率、较高的循环效率以及良好的倍率性能，使得应用该硅碳负极材料的锂离子电池具有良好的使用性能。

Silicon carbon anode material and preparation method, lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
硅碳负极材料及制备方法、锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体地，涉及硅碳负极材料及制备方法、锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池的正极材料和负极材料是影响其能量密度的重要因素。目前石墨负极材料存在较低的理论容量，其对锂离子电池容量的提升很有限，远不能满足未来高容量、长寿命电子设备的需求。金属及合金类材料是新型高效储锂负极材料体系，其中，硅因具有极高的理论比容量(4200mAh/g)而备受关注。然而硅作为负极材料的缺陷是，在嵌脱锂时硅的体积变化较大，使得材料结构遭到破坏，电极循环性能急剧下降，从而导致电池的储能性能远远达不到应用标准。为了克服硅的上述缺陷，目前常采用复合化技术。具体的，碳质负极材料在充放电过程中体积变化较小，具有较好的循环稳定性能，而且碳质负极材料本身是离子与电子的混合导体。另外，硅与碳化学性质相近，二者能紧密结合，因此，碳常用作与硅复合的首选基质。在硅碳复合体系中，硅颗粒作为活性物质，提供储锂容量，碳既能缓冲充放电过程中硅负极的体积变化，又能改善硅质材料的导电性，还能避免硅颗粒在充放电循环中发生团聚。因此，硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅碳负极材料，其特征在于，包括：/n内核以及外壳，所述外壳包覆所述内核，所述内核为膨胀石墨和多孔硅的复合材料，且所述多孔硅的粒径为纳米级别，所述膨胀石墨的粒径为微米级别，所述外壳为无定形碳层。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极材料，其特征在于，包括：
内核以及外壳，所述外壳包覆所述内核，所述内核为膨胀石墨和多孔硅的复合材料，且所述多孔硅的粒径为纳米级别，所述膨胀石墨的粒径为微米级别，所述外壳为无定形碳层。


2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述多孔硅的粒径为10-20nm，所述膨胀石墨的粒径为5-8μm；
任选的，所述内核的粒径为10-12μm。


3.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述内核中，所述膨胀石墨和所述多孔硅的质量比为1：(10-15)。


4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述外壳的厚度为2-5μm。


5.一种制备硅碳负极材料的方法，其特征在于，包括：
(1)制备膨胀石墨以及多孔硅，所述多孔硅的粒径为纳米级别，所述膨胀石墨的粒径为微米级别；
(2)将所述膨胀石墨和所述多孔硅在溶剂中进行分散，并进行超声复合，获得所述膨胀石墨和所述多孔硅的复合材料；
(3)将所述复合材料和碳源在有机溶剂中进行混合，并喷雾干燥、煅烧，形成包覆所述复合材料的无定形碳层，以获得所述硅碳负极材料。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，制备所述膨胀石墨包括：
将天然石墨、氧化剂和插层剂进行混合并反应，以获得反应产物；
将所述反应产物清洗至PH为中性，并对所述反应产物进行煅烧，以获得所述膨胀石墨，
其中，所述天然石墨、所述插层剂、所述氧化剂的质量比为(0.9-1.1)：(10-13)：(0.4-0.6)，
所述插层剂包括乙酸，或者硝酸与磷酸的混合酸，
所述氧化剂包括高锰酸钾，或者硝酸和双氧水的混合物，
所述天然石墨、所述插层剂和所述氧化剂反应的温度为70℃-90℃，反应的时间为50-70min；
任选的，步骤(1)中，所述煅烧的温度为900℃-100...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵育松，邱昭政，张国军，梁世硕，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32