复合型碳硅阴极基材的制造方法及由该制造方法所制成的复合型碳硅阴极基体技术

本发明专利技术是一种复合型碳硅阴极基材的制造方法及由该制造方法所形成的复合型碳硅阴极基体，该复合型碳硅阴极基体包括第一阶碳硅球，包括多个石墨烯片、多个奈米级硅与氧化硅的复合单体及多个第一高分子材质；该第一高分子材质作为黏着剂用于连结该多个石墨烯片及该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体；其中该多个石墨烯片、该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体及该多个第一高分子材质之间形成多个缓冲空隙；第二高分子材质层包覆在该第一阶碳硅球的外部；该第二高分子材质层经过烧结，使得醣类产生碳化，以增加整体复合型碳硅阴极基体的结构能力；以及多个奈米碳管紧紧包裹该第二高分子材质层，其具有的紧束作用，使得其内部的该第一阶碳硅球不易膨胀。

【技术实现步骤摘要】
复合型碳硅阴极基材的制造方法及由该制造方法所制成的复合型碳硅阴极基体
本专利技术有关于电池阴极材料，尤其是一种复合型碳硅阴极基材的制造方法及由该制造方法所制成的复合型碳硅阴极基体。
技术介绍
在锂电池的负极材料中，传统上使用石墨插嵌锂原子，因为石墨的电容量有限，无法符合市场未来需求，所以较佳的方式应用硅材料(纯硅、氧化硅)部分配合石墨使用。因为硅材料的电容量比石墨高，所以可以使得整个负极具有更大的电容量，以增加电池的储存能力。可是在传统的锂硅电池中，锂原子会通过电化学反应嵌插进入硅材料的晶体结构中。当进行化学放电时，大部分的活性锂离开该晶体结构，但是仍有一部分的活性锂会因反应速率、电解液中的电化学活性物质而发生部分副反应造成锂盐析出，而沉淀在该硅材料的周围，形成一层膜，即SEI膜。在充电时，硅材料因容纳锂而形成锂硅晶体结构，该结构较原硅材料结构大的多，整体硅材料体积会膨胀；然而放电时，活性锂离开硅体晶体结构而留下空洞，使得整个材质会显得松软，并在电化学反应下可能发生结构崩塌的状况。在多次充放电后，久而久之会使得该空洞被扭曲而碎裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，包含下列步骤：/n步骤A：将石墨烯裂解成多个石墨烯片；/n步骤B：将该多个石墨烯片混合乙醇及第一高分子材质并加以混拌后产生具有黏滞性的高分子石墨烯母液；/n步骤C：将硅、氧化硅粉末分散裂解成多个奈米级硅与氧化硅的复合单体，再将该高分子石墨烯母液混合该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体，而形成碳硅母液；/n步骤D：将上述碳硅母液进行喷雾干燥过程；即将该碳硅母液喷出后形成微粒，在微粒态下予以干燥；其目的用于蒸发原来该碳硅母液中的乙醇；所以形成第一阶碳硅球，其主要结构即包括该多个石墨烯片、该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体及该第一高分子材质；其中该第一高分...

【技术特征摘要】
1.一种复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，包含下列步骤：
步骤A：将石墨烯裂解成多个石墨烯片；
步骤B：将该多个石墨烯片混合乙醇及第一高分子材质并加以混拌后产生具有黏滞性的高分子石墨烯母液；
步骤C：将硅、氧化硅粉末分散裂解成多个奈米级硅与氧化硅的复合单体，再将该高分子石墨烯母液混合该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体，而形成碳硅母液；
步骤D：将上述碳硅母液进行喷雾干燥过程；即将该碳硅母液喷出后形成微粒，在微粒态下予以干燥；其目的用于蒸发原来该碳硅母液中的乙醇；所以形成第一阶碳硅球，其主要结构即包括该多个石墨烯片、该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体及该第一高分子材质；其中该第一高分子材质作为黏着剂，用于连结该多个石墨烯片及该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体；其中该第一阶碳硅球中存在多个凹陷及缓冲空缺的位置，而形成多个蜂窝状的缓冲空隙，用以吸收该奈米级硅与氧化硅的复合单体的膨胀；
步骤E：进行混合烧结步骤，将该第一阶碳硅球、第二高分子材质及奈米碳管混合后再行烧结，或者是先将该第一阶碳硅球、该第二高分子材质混合烧结后再混合该奈米碳管；
步骤F：将该混合的第一阶碳硅球、第二高分子材质及奈米碳管经过特殊的成形步骤，而形成第二阶碳硅球；
步骤G：将该第二阶碳硅球在烧结炉内经过烧结后形成无定型碳披覆的第三阶碳硅球；
其中该第三阶碳硅球的结构为该第一阶碳硅球的外层包覆一层该第二高分子材质，在该第二高分子材质所形成的外层的外面则由奈米碳管紧紧包裹；其中该包覆的第二高分子材质因为在烧结程序中经过烧结，使得醣类产生碳化，所以也增加整体第三阶碳硅球的电容能力。


2.如权利要求1所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，在步骤A中每个石墨烯片的最大尺寸小于3微米。


3.如权利要求1所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，在步骤A中，该石墨烯裂解的方式选自行星式混拌、湿式研磨、高压均质研磨等方式中的任一种。


4.如权利要求1所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，在步骤B中，该第一高分子材质选自高分子纤维素醣类物质或高分子不饱和醣类物质。


5.如权利要求1所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，在步骤B中，该多个石墨烯片、乙醇、第一高分子材质其重量的比例为石墨烯片：乙醇：第一高分子材质=0.15~0.20：0.01~0.015：0.77~0.84。


6.如权利要求4所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，该高分子纤维素醣类物质或高分子不饱和醣类物质选自CMC即羧甲基纤维素、Alginate即海藻酸盐、PVP即聚乙烯吡咯烷酮、PVA即聚乙烯醇、Glucose即葡萄糖。


7.如权利要求1所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，在步骤C中，将该高分子石墨烯母液混合该多个奈米级硅与氧化硅的复合单体的方式选自气动式均质混合或行星式混和中的任一种。


8.如权利要求1所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，在步骤C中，该氧化硅粉末为SiOx，其中x小于2。


9.如权利要求1所述的复合型碳硅阴极基材的制造方法，其特征在于，在步骤E中，该第一阶碳硅球、该第二高分子材质...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖鸿政，林正崧，张曾隆，
申请(专利权)人：识骅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71