一种硅基复合负极材料及其制备方法、锂离子电池负极技术

本发明专利技术属于锂离子电池材料技术领域，具体提供了一种硅基复合负极材料，包括内核、第一壳层和第二壳层，所述第一壳层包覆所述内核，所述第二壳层包覆所述第一壳层；所述内核包括硅碳复合材料；所述第一壳层包括无定形碳层；所述第二壳层包括导电聚合物层。同时，本发明专利技术还公开了上述硅基复合负极材料的制备方法和包括上述硅基复合负极材料的锂离子电池。本发明专利技术提供的硅基复合负极材料能够有效约束内核的体积膨胀，构建稳定的固液界面，形成稳定的SEI膜，提高锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。

A silicon-based composite anode material and its preparation method, lithium-ion battery anode

【技术实现步骤摘要】
一种硅基复合负极材料及其制备方法、锂离子电池负极
本专利技术属于锂离子电池材料
，具体涉及一种硅基复合负极材料及其制备方法、锂离子电池负极。
技术介绍
当前，商业化的锂离子电池负极材料主要采用石墨类负极材料，但其理论比容量仅为372mAh/g，无法满足未来更高比能量及高功率密度锂离子电池发展的要求。因此，寻找替代碳的高比容量负极材料成为一个重要的发展方向。由于具有最高的储锂容量(理论比容量4200mAh/g)和丰富的资源，硅材料被认为最有潜力有望成为下一代锂离子电池负极材料。然而，由于在嵌/脱锂过程中较大的体积变化带来的硅材料结构破坏和材料粉化，会导致电极结构破坏，造成硅活性组分丧失电接触。此外材料的粉化和巨大的体积变化，会造成SEI膜的不断生成，从而导致电池的电化学循环稳定性较差，阻碍了硅材料作为锂离子电池负极材料的规模化应用。为解决硅负极材料在应用中存在的问题，目前研究者们主要通过硅的纳米化手段来减小硅的绝对体积膨胀，避免材料粉化。但单纯的纳米化无法解决纳米硅在循环过程中的“电化学烧结”和加剧的副反应造成的SEI膜不断生成的问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基复合负极材料，其特征在于，包括内核、第一壳层和第二壳层，所述第一壳层包覆所述内核，所述第二壳层包覆所述第一壳层；/n所述内核包括硅碳复合材料；/n所述第一壳层包括无定形碳层；/n所述第二壳层包括导电聚合物层。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅基复合负极材料，其特征在于，包括内核、第一壳层和第二壳层，所述第一壳层包覆所述内核，所述第二壳层包覆所述第一壳层；
所述内核包括硅碳复合材料；
所述第一壳层包括无定形碳层；
所述第二壳层包括导电聚合物层。


2.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基复合负极材料包括以下重量组分：
内核21.5～145份，第一壳层1～25份，第二壳层0.5～20份。


3.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅碳复合材料包括纳米硅、纳米导电碳和石墨。


4.根据权利要求3所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅碳复合材料包括以下重量组分：
纳米硅1～50份，纳米导电碳0.5～15份，石墨20～80份。


5.根据权利要求3或4所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米硅的表面形成有厚度≤3nm的表面氧化层SiOX，其中0＜X≤2。


6.根据权利要求3或4所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米导电碳包括炭黑、石墨化炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的一种或多种。


7.根据权利要求3或4所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米硅的粒径为10-300nm。


8.根据权利要求3或4所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述石墨包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球石墨的一种或多种。


9.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述无定形碳层为厚度≤3μm的软碳包覆层或硬碳包覆层。


10.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述导电聚合物层包括聚苯胺、PEDOT：PSS、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩，聚3-己基噻吩、聚对苯撑乙烯、聚吡啶、聚苯亚乙烯及上述导电聚合物的衍生物中的一种或多种。


11.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述导电聚合物层的厚度≤3μm。


12.如权利要求1～11任意一项所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将沥青均匀包覆于硅碳复合材料的表面；
将沥青经高温碳化处理，在硅碳复合材料表面形成无定形碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进，梅骜，何娜，王群峰，唐道平，焦一峰，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44