一种用于锂离子电池的硅碳复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于锂离子电池的硅碳复合材料及其制备方法，该硅碳复合材料为球形的二次颗粒；所述的二次颗粒由硅材料、长程导电添加剂以及碳复合而成；所述的二次颗粒中，长程导电添加剂与硅材料均匀分散；硅材料一次颗粒的中值粒径在1～10μm之间；所述二次颗粒的中值粒径在5～50μm之间；所述二次颗粒表面包覆碳层或者不包覆碳。本发明专利技术所制备的硅碳复合材料用于锂离子电池表现出较高的库伦效率和容量，显著提升了锂离子电池的能量密度、倍率性能和循环性能，本发明专利技术工艺过程简单，易实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池的硅碳复合材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种用于锂离子电池的硅碳复合材料及其制备方法。
技术介绍
由于近年来各种便携式电子设备和电动汽车的快速发展和广泛应用，对于能量密度高、循环寿命长的锂离子电池的需求日益迫切。目前商业化的锂离子电池的负极材料主要为石墨，但由于理论容量低(372mAh/g)，限制了锂离子电池能量密度的进一步提高。在众多新型锂离子电池负极材料中，硅负极材料具有其它负极材料无法匹敌的高容量优势(Li22Si5，理论储锂容量4200mAh/g)，是目前商业化碳负极材料理论容量的11倍以上。但是，硅材料导电性差，同时其在嵌脱锂过程中存在严重的体积效应，体积变化率约为400％，会造成电极材料粉化以及电极材料与集流体分离。另外，由于充放电过程中的体积效应，暴露于电解液中的硅负极材料不断形成新鲜表面，因此持续消耗电解液以生成SEI膜，降低了电极材料的循环性能。硅基材料的上述缺陷严重限制了其商业化的应用。为了解决硅负极上述各种问题，目前国内外对硅负极材料的研究主要集中在以下几个方面：(1)单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂离子电池的硅碳复合材料，其特征在于：该硅碳复合材料为球形的二次颗粒；所述的二次颗粒由硅材料、长程导电添加剂以及碳复合而成；所述的二次颗粒中，长程导电添加剂与硅材料均匀分散；硅材料一次颗粒的中值粒径在1～10μm之间；所述二次颗粒的中值粒径在5～50μm之间；所述二次颗粒表面包覆碳层或者不包覆碳。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的硅碳复合材料，其特征在于：该硅碳复合材料为球形的二次颗粒；所述的二次颗粒由硅材料、长程导电添加剂以及碳复合而成；所述的二次颗粒中，长程导电添加剂与硅材料均匀分散；硅材料一次颗粒的中值粒径在1～10μm之间；所述二次颗粒的中值粒径在5～50μm之间；所述二次颗粒表面包覆碳层或者不包覆碳。


2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料中，硅材料含量为80-98wt％，导电添加剂含量为0.01-5wt％，碳含量为20-1wt％，所述的硅一次颗粒为无定形硅或晶体硅。


3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的硅碳复合材料，其特征在于：所述的长程导电添加剂为气相生长碳纤维、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或多种的组合；所述的长程导电剂的长度为10-100μm之间。


4.权利要求1-3任一项所述的用于锂离子电池的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将硅一次颗粒、导电添加剂、第一碳前驱体及分散剂与溶剂混合均匀，得到硅/导电添加剂/第一碳前驱体的混合浆料；
2)将上述混合浆料进行干燥造粒，随后在非氧化性气氛中进行高温碳化；
3)对步骤2)的产物进行筛分、除磁，得到未经碳包覆的硅碳复合材料；
4)对步骤2)的产物用第二碳前驱体进行包覆处理，随后在非氧化性气氛中进行高温碳化；
5)对步骤4)的产物进行筛分、除磁，得到硅碳复合材料。


5.根据权利要求4所述的用于锂离子电池的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中：
所述第一碳前驱体为葡萄糖、蔗糖、壳聚糖、淀粉、柠檬酸、明胶、海藻酸、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、煤沥青、石油沥青、酚醛树脂、焦油、萘油、蒽油、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合；
分散、溶解所用的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、乙醚、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、甲基丁酮、四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张和宝，李喆，叶兰，罗姝，王岑，
申请(专利权)人：安普瑞斯南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32