硅碳复合材料及其制备方法、负极以及电池技术

本发明专利技术提供了一种硅碳复合材料及其制备方法、负极以及电池，设计储能材料技术领域，该硅碳复合材料包括：硅纳米颗粒；金属层，所述金属层包覆于所述硅纳米颗粒表面；碳材料层，所述碳材料层包覆于所述金属层表面。在该硅碳复合材料中，硅纳米颗粒表面的金属层可以提供更多的金属/硅接触界面，增加了电子传导路径，同时金属层和碳材料层为硅的体积膨胀提供了强大应力支撑，增加了硅材料的开裂阻力，从而降低了硅和电解液直接接触的可能性，提升了材料循环性能。

【技术实现步骤摘要】
硅碳复合材料及其制备方法、负极以及电池
本专利技术涉及储能材料领域，尤其是涉及一种硅碳复合材料及其制备方法、负极以及电池。
技术介绍
随着便携电子设备和电动汽车的快速发展，人们对高能量密度和长循环寿命的能量存储系统产生了极大的需求。锂离子电池是二次电池中具有最高能量密度的，使其成为商业应用中理想的清洁能源。负极材料是提高锂离子电池能量及循环寿命的重要因素。在现有的锂离子电池负极材料中，硅具有最高的理论比容量(4200mAhg-1)和较低的放电平台(0.4Vvs.Li/Li+)；作为地壳中储量仅次于氧的元素，硅在工业界的年产量巨大，被认为是最有希望取代石墨的下一代锂离子电池负极材料。然而，硅也有两个显著的缺点限制了硅负极材料的商业化应用。首先，硅负极材料在嵌锂和脱锂过程发生巨大的体积变化，膨胀可达300％，产生巨大的内部张力，使得电极材料发生严重的粉化，形成不稳定的固体电解质界面膜(SEI)，电化学性能受到严重的影响，循环可逆性差，库伦效率低。不稳定的SEI在嵌锂和脱锂的过程中破坏，使得电极材料与电解液直接接触，大量消耗锂离子，重复形成S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅碳复合材料，其特征在于，包括：/n硅纳米颗粒；/n金属层，所述金属层包覆于所述硅纳米颗粒的表面；/n碳材料层，所述碳材料层包覆于所述金属层的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合材料，其特征在于，包括：
硅纳米颗粒；
金属层，所述金属层包覆于所述硅纳米颗粒的表面；
碳材料层，所述碳材料层包覆于所述金属层的表面。


2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述金属层的材质包括铁、铝、铜、钛或镍中的至少一种，优选为铜；
优选地，所述金属层的厚度为1-50nm，优选为3-10nm。


3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述碳材料层包括石墨碳层和无定形碳层，所述石墨碳层包覆于所述金属层的表面，所述无定形碳层包覆于所述石墨碳层的表面；
优选地，所述碳材料层的厚度为1-50nm，优选为10-20nm。


4.根据权利要求1-3任一项所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅纳米颗粒的粒径为10nm-500μm，优选为80-120nm；
优选地，所述硅纳米颗粒为单分散的硅纳米颗粒。


5.根据权利要求1-3任一项所述的硅碳复合材料，其特征在于，基于所述硅碳复合材料的总质量，所述硅纳米颗粒的含量为50-90wt％，金属层的含量为0.1-10wt％，碳材料层的含量为10-50wt％；
优选地，基于所述硅碳复合材料的总质量，所述硅纳米颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌敏，孙铭浩，刘艳艳，梁成都，
申请(专利权)人：浙江大学，宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33