硅碳负极材料及其制备方法和应用以及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，公开了硅碳负极材料及其制备方法和应用以及锂离子电池，所述硅碳负极材料具有核壳结构，所述核中包括含硅物质，所述壳中包括有机锂盐和多孔碳膜，其制备方法包括：(1)将硅源与碳源混合，然后焙烧；(2)将步骤(1)得到的焙烧产物与有机锂盐混合；(3)将步骤(2)混合得到的物料进行真空冷冻干燥。本发明专利技术所提供的硅碳负极材料可以提高负极材料的可逆容量，应用于锂离子电池中可以提高锂电池的能量密度。高锂电池的能量密度。高锂电池的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
硅碳负极材料及其制备方法和应用以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及硅碳负极材料及其制备方法和应用以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]
技术介绍

[0003]硅基负极材料理论比容量为4200mA
·
h
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g-1
，是目前克容量最高的负极材料，一旦成功应用，能显著提升锂电池的能量密度，使得一次充电续航1000公里成为可能。然而，硅的充放电机理和石墨的充放电机理不同，充放电过程中Si与电解液中Li
+
在界面处会不断生成固体电解质(SEI)薄膜，这种不可逆SEI的形成大量消耗了电解液和正极材料脱出的Li，导致硅基负极材料首次库伦效率仅在65-5％之间，造成极大的容量损失。另一方面，硅的电导率、锂离子扩散速度均低于石墨，这将限制硅在大电流大功率条件下的性能表现。
[0004]为解决上述问题，科研人员采用掺杂、纳米化等工艺来提高硅基材料的综合电性能。公开号为CN101179126B的中国专利报道了一种用于锂离子电池的掺杂型硅基负极材料，其通过掺杂硼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料具有核壳结构，所述核中包括含硅物质，所述壳中包括有机锂盐和多孔碳膜。2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其中，所述核的外表面包覆有多孔碳膜，所述有机锂盐存在于所述多孔碳膜之中。3.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其中，以所述硅碳负极材料的总量为基准，所述有机锂盐的含量为5-34重量％，含硅物质的含量为65-90重量％，多孔碳膜的含量为1-10重量％；优选地，以所述硅碳负极材料的总量为基准，所述有机锂盐的含量为10-30重量％，含硅物质的含量为68-86重量％，多孔碳膜的含量为1-6重量％；优选地，所述硅碳负极材料中还含有石墨；进一步优选地，所述石墨存在于所述核和/或壳中；优选地，含硅物质、有机锂盐和多孔碳膜的总量与石墨的质量比为1：1-10，进一步优选为1：1-5。4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其中，所述硅碳负极材料的中值粒径为0.1-20μm。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的硅碳负极材料，其中，所述有机锂盐选自聚丙烯酸锂、聚甲基丙烯酸锂、聚马来酸锂、聚富马酸锂、羧甲基纤维素锂和海藻酸锂中的至少一种；优选地，所述含硅物质选自单质硅、SiOx和含硅合金中的至少一种，其中，0.6<x<1.5；优选地，所述含硅合金选自硅-铝合金、硅-镁合金、硅-锆合金和硅-硼合金中的至少一种。6.一种硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硅源与碳源混合，然后焙烧；(2)将步骤(1)得到的焙烧产物与有机锂盐混合；(3)将步骤(2)混合得到的物料进行真空冷冻干燥。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述硅源选自单质硅、SiOx和含硅合金中的至少一种，其中，0.6<x<1.5；优选地，所述含硅合金选自硅-铝合金、硅-镁合金、硅-锆合金和硅-硼合金中的至少一种；优选地，所述碳源选自石油沥青、煤焦沥青、天然沥青和改性沥青中的至少一种；优选地，所述硅源与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙赛，张丝雨，高焕新，张同宝，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：