硅碳复合材料及其制备方法、负极、动力电池和电动汽车技术

本发明专利技术提供了硅碳复合材料及其制备方法、负极、动力电池和电动汽车。该硅碳复合材料为核壳结构微球，所述核壳结构微球具有核芯和壳层，所述壳层包覆所述核芯，其中，所述核芯包括固态电解质、线状的第一碳材料和第二碳材料包覆的含硅纳米颗粒；所述壳层包括所述第一碳材料和所述第二碳材料包覆的所述固态电解质。该硅碳复合材料导电性能好、容量高、倍率性能好，且不易发生膨胀、不易粉化、稳定性强、循环性好。

【技术实现步骤摘要】
硅碳复合材料及其制备方法、负极、动力电池和电动汽车
本专利技术涉及材料
，具体地，涉及硅碳复合材料及其制备方法、负极、动力电池和电动汽车。
技术介绍
在相关技术中，硅碳复合材料主要是通过机械球磨的方式或者化学气相沉积技术、热镁还原等化学方法进行制备的。然而，首先硅碳复合材料中常用的碳材料——碳纳米管，由于其具有较高的比表面积以及较高的长径比，易于缠连团聚，使得纳米硅颗粒无法均匀分布于碳纳米管的导电骨架中，不利于硅碳复合材料电化学性能的发挥。其次，纳米硅颗粒与固态电解质之间也具有严重的界面效应，颗粒的孔隙与前述两者之间的间隙会严重抑制锂离子的扩散，影响电池性能的发挥。再次，由于纳米硅颗粒在锂化过程中，产生的应力引起纳米硅颗粒机械粉化，导致硅碳复合材料的结构被破坏，从而导致导电网络的崩塌，动力电池的容量急速衰减；复次，纳米硅颗粒的体积膨胀，会导致纳米硅颗粒与电解液之间接触面不断变化，使得硅碳复合材料表面的SEI膜非常不稳定，库伦效率降低，消耗电解液从而导致动力电池的循环性能较差；最后，纳米硅颗粒本身的电子导电率与离子导电率较低，会使得动力电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料为核壳结构微球，所述核壳结构微球具有核芯和壳层，所述壳层包覆所述核芯，/n其中，所述核芯包括固态电解质、线状的第一碳材料和第二碳材料包覆的含硅纳米颗粒；所述壳层包括所述第一碳材料和所述第二碳材料包覆的所述固态电解质。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料为核壳结构微球，所述核壳结构微球具有核芯和壳层，所述壳层包覆所述核芯，
其中，所述核芯包括固态电解质、线状的第一碳材料和第二碳材料包覆的含硅纳米颗粒；所述壳层包括所述第一碳材料和所述第二碳材料包覆的所述固态电解质。


2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述第一碳材料包括碳纳米管；所述第二碳材料包括无定形碳，
任选地，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述固态电解质包括氧化物固态电解质和硫化物固态电解质中的至少一种，
任选地，所述氧化物固态电解质包括锂镧锆氧、锂镧钛氧、锂镧锆钛氧、锂铝钛氧、磷酸钛铝锂、磷酸锗铝锂和氮磷酸锂中的至少一种，
任选地，所述氧化物固态电解质的粒径为0.01μm～5μm，
任选地，所述硫化物固态电解质包括锂锗磷硫、锂磷硫、锂磷硫碘和锂磷硫氯中的至少一种，
任选地，所述硫化物固态电解质的粒径为0.01μm～5μm，
任选地，所述固态电解质还包括锐钛矿型二氧化钛和钛酸锂中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述含硅纳米颗粒包括纳米硅颗粒和纳米氧化硅颗粒中的至少一种，
任选地，所述纳米硅颗粒包括单晶硅、多晶硅和无定形硅中的至少一种，
任选地，所述含硅纳米颗粒的粒径为0.01μm～5μm。


5.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，在所述核壳结构微球中，所述核芯和所述壳层的质量比为(1～4)：(16～19)，
任选地，在所述核芯中，所述固态电解质、所述第一碳材料、所述第二碳材料和所述含硅纳米颗粒的质量比为(10～40)：(1～35)：(1～35)：(20～60)，
任选地，在所述壳层中，所述第一碳材料、所述固态电解质和所述第二碳材料的质量比为(1～7)：(6～12)：(1～7)。


6.一种制备权利要求1～5中任一项所述的硅碳复合材料的方法，其特征在于，包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：段瑞杰，马忠龙，邓素祥，蔡挺威，赵晓宁，邵玲，
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