硅碳复合材料、其制备方法、锂电池负极材料及锂电池技术

本发明专利技术提供了一种硅碳复合材料、其制备方法、锂电池负极材料及锂电池。该制备方法包括：步骤S1，将纳米硅、碳源、刻蚀剂、粘结剂及溶剂进行混合，得混合物；步骤S2，将混合物进行一次碳化处理，得到类石墨烯碳膜包覆硅材料；步骤S3，将类石墨烯碳膜包覆硅材料、碳系列导电剂和高分子导电剂进行混合、压实成型，得成型料坯；以及步骤S4，将成型料坯进行二次碳化处理，得到硅碳复合材料；其中，刻蚀剂为碱金属盐。本申请通过上述一次碳化处理与二次碳化处理的协同作用，得到了循环寿命和倍率性能更好的硅碳复合材料。

【技术实现步骤摘要】
硅碳复合材料、其制备方法、锂电池负极材料及锂电池
本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种硅碳复合材料、其制备方法、锂电池负极材料及锂电池。
技术介绍
随着纯电动汽车的快速发展，提高动力锂离子电池能量密度迫在眉睫。在负极方面，硅具有最高理论比容量、充放电平台低和储量丰富等优点，是下一代高比能锂离子负极材料最佳候选才材料。但硅在合金化过程中存在的巨大的体积膨胀缺陷严重限制了其循环性能，同时硅本征电导率和离子导能力差导致其倍率性能受到影响，因此，研究人员对硅基材料作了一些相关的改性研究。目前对硅基材料的改性研究主要集中在硅材料纳米化、多孔化、复合化处理等方面，以改善和解决硅的体积膨胀问题。Liu等研究发现，当硅粒子粒径降至150nm时，可有效减少体积膨胀问题(ACSNano2012,6,1522-1531)；Yang等通过液相法在硅表面生成二氧化硅层，利用氢氟酸对其刻蚀，合成预留空间的硅碳壳核结构。预留空间能缓解硅的体积膨胀对碳壳的应力破坏(NanoEnergy18(2015)133-142)；Lee等以纳米硅与石墨为内核，表面增加碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n步骤S1，将纳米硅、碳源、刻蚀剂、粘结剂及溶剂进行混合，得混合物；/n步骤S2，将所述混合物进行一次碳化处理，得到类石墨烯碳膜包覆硅材料；/n步骤S3，将所述类石墨烯碳膜包覆硅材料、碳系列导电剂和高分子导电剂进行混合、压实成型，得成型料坯；以及/n步骤S4，将所述成型料坯进行二次碳化处理，得到硅碳复合材料；/n其中，所述刻蚀剂为碱金属盐。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S1，将纳米硅、碳源、刻蚀剂、粘结剂及溶剂进行混合，得混合物；
步骤S2，将所述混合物进行一次碳化处理，得到类石墨烯碳膜包覆硅材料；
步骤S3，将所述类石墨烯碳膜包覆硅材料、碳系列导电剂和高分子导电剂进行混合、压实成型，得成型料坯；以及
步骤S4，将所述成型料坯进行二次碳化处理，得到硅碳复合材料；
其中，所述刻蚀剂为碱金属盐。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以碱金属原子计，所述碱金属盐与所述碳源的质量比为1:5～1:20，优选所述碱金属盐选自氯化钾、氯化钠、碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾中的任意一种或多种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米硅与所述碳源的质量比为1:4～5:3，优选所述碳源选自聚偏氟乙烯、葡萄糖、蔗糖、果糖、纤维素、可溶性淀粉、柠檬酸、酚醛树脂、羟甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸、壳聚糖、海藻酸钠、聚苯胺、聚噻吩、聚丙烯腈中的任意一种或多种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述纳米硅的粒径为80～120nm，优选所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮中的任意一种或多种，优选所述粘结剂与所述碳源的质量比为1:5～1:10，优选所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或两种，优选对所述混合物进行所述一次碳化处理之前进行干燥，优选所述干燥为喷雾干燥。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述类石墨烯碳膜包覆硅材料、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海玲，尚永亮，张正，李海军，蔡惠群，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44