一种锂离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硅/石墨/碳锂离子电池负极材料的制备方法，以商业化微米级硅粉和石墨为原料，利用球磨的方法将硅和石墨进行粉碎和混合，通过热解法制备出经过质量配比后的硅/石墨/热解碳复合材料，能够有效提高电极材料导电性。该制备工艺比较简单，容易操作。容易操作。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极材料的制备方法


[0001]本专利技术设计了一种锂离子电池负极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池因高能量密度、优异的循环寿命、高工作电压、较低的自放电率、环境友好等突出优势，被广泛应用于各种领域。石墨类负极材料是目前商业化锂离子电池使用的主要负极材料，已不能满足下一代高比能量锂离子电池得需求。因此，寻找超高储锂能力的负极材料以替代石墨类材料成为热点。
[0003]目前，大多数的报道都把重心用于研究循环性能较好的纳米硅碳复合材料，但是纳米材料本身的堆积密度较低，巨大比表面积又引起更多的不可逆副反应从而造成较低的首次效率，限制了纳米硅碳复合材料的实际应用。
[0004]微米材料相比纳米材料具有更高的振实密度，获得微米级高性能硅碳复合材料是硅基材料近期工业化的一个迫切需求。
[0005]本专利技术以微米级的商业化硅粉为硅源，开发可满足工业化需求的硅碳复合材料制备方法，获得电化学性能优异的微米级硅碳复合材料。

技术实现思路

[0006]针对现有技术不足，本专利技术目的在于提供一种锂离子电池负极材料的制备方法，一种特定质量比的Si/G/C复合材料。
[0007]本专利技术目的通过以下方案实现：一种锂离子电池负极材料的制备方法，锂离子电池负极材料为烧结所得Si/石墨/碳混合物与氧化亚硅的复合材料，其中,硅/石墨/碳：氧化亚硅的质量比为17:83，包括如下步骤：（1）以质量比1：（2-3.5）商业化200目硅粉和石墨材料为原材料，在 转速275r/min下球磨80h；（2）将获得的硅/石墨复合材料加入到溶解有一定量沥青的1，4-环氧丁烷（C4H8O）溶液中，不断搅拌使之均匀混合；（3）待1，4-环氧丁烷挥发完全后得到固体混合物，将材料在管式炉中900℃氩气气氛下热解3h；（4）待管式炉冷却至室温，将材料粉碎、过筛得到硅/石墨/热解碳复合材料（Si/G/C），与氧化亚硅机械混合至所述比例即可得最终产品锂离子电池负极材料。
[0008]所用硅粉为200目微米级硅粉，粒度分布在80μm左右。
[0009]所用溶剂为含有沥青的1，4-环氧丁烷溶液。
[0010]通过热解法制备出合适质量配比的硅/石墨/热解碳复合材料，能够有效提高电极材料导电性。本专利技术制备工艺比较简单，容易操作。
附图说明
[0011]图1为Si/G/C复合材料制成的负极极片的SEM图。
具体实施方式
[0012]实施例1：一种锂离子电池负极材料，锂离子电池负极材料为烧结所得Si/石墨/碳混合物与氧化亚硅得复合材料，硅/石墨/碳：氧化亚硅的质量比为17:83，按如下步骤制备：（1）以5g商业化200目硅粉和15g石墨为原材料，在 275r/min 的转速下球磨80h；（2）将获得的硅/石墨复合材料加入到溶解有一定量沥青的1，4-环氧丁烷（C4H8O）溶液中，不断搅拌使之均匀混合；（3）待1，4-环氧丁烷挥发完全后得到固体混合物，将材料在管式炉中900℃氩气气氛下热解3h；（4）待管式炉冷却至室温，将材料粉碎、过100目筛得到硅/石墨/热解碳复合材料（Si/G/C），从中取17g Si/G/C与83g氧化亚硅机械混合至所述比例即可得最终产品锂离子电池负极材料。图1为Si/G/C复合材料制成的负极极片的SEM图，由图可以看出，所得样品分散性较好，且制成负极极片薄膜致密性好，可防止由于极片开裂导致的电池性能下降或者失效。
[0013]本实施例值得的材料的有益效果：17%硅/石墨/热解碳：83%氧化亚硅表现出84.9%的首次库伦效率和458.1 mAh g-1
容量，300次循环容量保持率为95.2%，展现了良好的工业化应用前景。
[0014]实施例2：一种锂离子电池负极材料，与实施例1近似，只是硅粉和石墨的混合比例不同，按如下步骤制备：（1）以0.3g商业化200目硅粉和0.75g石墨为原材料，在 275r/min 的转速下球磨80h；（2）将获得的硅/石墨复合材料加入到溶解有一定量沥青的1，4-环氧丁烷（C4H8O）溶液中，不断搅拌使之均匀混合；（3）待1，4-环氧丁烷挥发完全后得到固体混合物，将材料在管式炉中900℃氩气气氛下热解3h；（4）待管式炉冷却至室温，将材料粉碎、过筛得到硅/石墨/热解碳复合材料（Si/G/C），取1.7g Si/G/C与8.3g氧化亚硅机械混合至所述比例即可得最终产品锂离子电池负极材料。
[0015]本实施例值得的材料的有益效果：17%硅/石墨/热解碳:83%氧化亚硅表现出84.9%的首次库伦效率和458.1 mAh g-1
容量，300次循环容量保持率为95.2%，展现了良好的工业化应用前景。
[0016]上述的实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和应用本专利技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本专利技术不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本专利技术的揭示，对于本专利技术做出的改进和修改都应该在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极材料的制备方法，锂离子电池负极材料为烧结所得Si/石墨/碳混合物与氧化亚硅得复合材料，其特征在于硅/石墨/碳：氧化亚硅的质量比为17:83，包括如下步骤：（1）以质量比1：（2-3.5）商业化200目硅粉和石墨材料为原材料，在 275r/min 的转速下球磨80h；（2）将获得的硅/石墨复合材料加入到溶解有一定量沥青的1，4-环氧丁烷（C4H8O）溶液中，不断搅拌使之均匀混合；（3）待1，4-环氧丁烷挥发完全后得到固体混合物，将材料在管式炉中900℃氩气气氛下热解3h；（4）待管式炉冷却至室温，将材料粉碎、过筛得到硅/石墨/热解碳复合材料（Si/G/C），与氧化亚硅机械混合至所述比例即可得最终产品锂离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：200目硅粉粒度分布在80μm。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：按如下步骤制备：（1）以5g商业化200目硅粉和15g石墨为原材料，在 275r/min 的转速下球磨80h；（2）将获得的硅/石墨复合材料加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔大祥，李天昊，李梦飞，刘鹏飞，周霖，葛美英，张芳，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：