一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法，所述负极材料包含纳米硅和气相碳源，纳米硅分散于整个复合材料中，纳米硅的表面的一部分被气相沉积的碳源所覆盖，所述纳米硅中值粒度D50在100nm以下；纳米硅的晶粒在10nm以下；气相沉积碳源的平均厚度为10～200nm；所述纳米硅中含有氧，氧元素的质量含量为5～30％，所述负极材料中含有60％～90wt.％的纳米硅，10％～40wt.％的气相碳源；相比于现有技术，本发明专利技术制备的锂离子电池用硅碳负极材料具有优异的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法。
技术介绍
目前常规的锂离子负极材料以石墨负极为主，但石墨负极的理论比容量仅为372mAh/g，已无法满足用户的迫切需求。硅的理论容量高达4200mAh/g，是石墨负极材料容量的10倍以上，同时，硅碳复合品的库伦效率也和石墨负极接近，且价格便宜、环境友好、地球储量丰富，是新一代高容量负极材料的最优选择。但由于硅材料本身导电性差，且硅在充电时体积膨胀高达300％，充放电过程中的体积膨胀容易导致材料结构的崩塌和电极的剥落、粉化，造成活性材料损失，进而导致电池容量锐减，循环性能严重恶化。为了稳定充放电过程中硅的结构，缓解膨胀，达到改善电化学性能的效果，急需一种高电导率和高比表面积的碳材料，和硅混合使用作为锂电池负极材料。
技术实现思路
为了解决上述硅碳负极材料存在的问题，本专利技术提供一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法，本专利技术所述负极材料包含纳米硅和气相碳源，纳米硅通过湿法研磨制备，能极大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：/n所述负极材料包含纳米硅和气相碳源，纳米硅分散于整个复合材料中，纳米硅的表面的一部分被气相沉积的碳源所覆盖，所述纳米硅通过Mastersizer 3000粒度分析仪检测，中值粒度D50在100nm以下；所述纳米硅通过X射线衍射图案分析，根据2θ＝28.4°附近的归属于Si(111)的衍射峰的半峰宽值，由Scherrer式计算出纳米硅的晶粒在10nm以下；通过TEM对整个复合材料进行扫描，测得气相沉积碳源的平均厚度为10～200nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：
所述负极材料包含纳米硅和气相碳源，纳米硅分散于整个复合材料中，纳米硅的表面的一部分被气相沉积的碳源所覆盖，所述纳米硅通过Mastersizer3000粒度分析仪检测，中值粒度D50在100nm以下；所述纳米硅通过X射线衍射图案分析，根据2θ＝28.4°附近的归属于Si(111)的衍射峰的半峰宽值，由Scherrer式计算出纳米硅的晶粒在10nm以下；通过TEM对整个复合材料进行扫描，测得气相沉积碳源的平均厚度为10～200nm。


2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于，所述纳米硅中含有氧，氧元素的质量含量为5～30％，优选10～20％。


3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于，所述负极材料中含有60％～90wt.％的纳米硅，10％～40wt.％的气相碳源。


4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：所述负极材料的比表面积为1～20m2/g，优选2～10m2/g；所述负极材料的中值粒径D50为1～30μm，优选3～20μm；所述负极材料的水分含量为0.01～1wt.％，优选0.05～0.5wt.％；所述负极材料的振实密度为0.3～1.4g/cm3，优选0.5～1.0g/cm3。


5.一种权利要求1至4任一项所述的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)纳米硅浆料的制备：将硅粉原料和助磨剂加入到有机溶剂中，混合均匀后，导入研磨设备中，研磨30～60h，得到纳米硅浆料；
(2)雾化干燥：将步骤(1)中的纳米硅浆料通过喷雾干燥机进行雾化干燥，得到纳米硅干粉；
(3)机械整形：将步骤(2)中的纳米硅干粉进行机械整形，得到粒度分布集中，形貌规整的纳米硅颗粒；
(4)气相碳源覆盖：将步骤(3)中的纳米硅颗粒置于气相沉积炉中，通入保护气体，再通入碳源气体，升温加热，使气相碳源沉积并覆盖在纳米硅颗粒上，得到硅碳负极材料。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的硅粉原料为多晶硅，硅粉原料的纯度＞99.9％，硅粉原料的中值粒径为1～100μm，优选3～20μm；
所述助磨剂为氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小龙，胡亮，张少波，王浩，
申请(专利权)人：马鞍山科达普锐能源科技有限公司，安徽科达铂锐能源科技有限公司，安徽科达新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34