本发明专利技术提供了MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料及其制备方法和应用。按质量含量计，MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料包括：硅材料5～42％；碳基材料和无定形碳57.5～95％；MoO20.05～0.5％，MoO2分散在无定形碳中，硅材料和碳基材料复合形成硅碳复合材料，MoO2/无定形碳包覆在硅碳复合材料表面。本申请的MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料中硅材料、碳基材料、MoO2和无定形碳之间相互协同，既可以充分发挥硅材料的高容量特性，又可以充分发挥碳材料的体积缓冲作用，因此，MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料具有优良的电化学性能，可以提供良好的电子传输通道，提高复合材料的导电性。电性。电性。
【技术实现步骤摘要】
MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料、制备方法、负极材料和锂离子电池。
技术介绍
[0002]随着锂电池技术的发展，负极材料产品升级是必然趋势，石墨负极体系向硅基负极体系升级是主要方向，硅基负极材料的比容量可以达到天然石墨电极、人工石墨电极的数倍，其在锂电池中应用将大幅提升能量密度上限。石墨类负极是当前主流的负极材料，人造石墨和改性天然石墨的实际比容量基本已经达到了石墨的理论克容量372mAh/g，提升空间有限。硅的理论克容量为4200mAh/g，超过石墨类材料的10倍以上。即使是氧化硅材料，其理论克容量也有2600mAh/g，约为石墨的7倍。现在更加高端的电池产品如NCM811需要更高比容量的负极材料与其相匹配，碳基材料无法继续满足这个要求。因此，硅基材料是最具希望的下一代锂离子电池负极材料。
[0003]硅基材料储锂的缺点是体积膨胀大、导电性差，限制其在锂电池负极材料中的应用，而将硅材料与碳材料相结合形成硅碳复合体系，Si颗粒作为活性物质，提供储锂容量；碳材料通常具有优异的导电性，能改善硅质材料的导电性能；对复合材料进行结构设计可减轻硅在充放电过程中的体积膨胀。无定形碳材料内部丰富的孔结构提供了更多的嵌锂位点，使其比容量远远高于碳基材料，而且丰富的孔道和交联的碳骨架也便于锂离子和电子的快速传输。但是这种无序结构同时也导致了无定型碳材料石墨化程度低，导电性差，从而影响材料的电化学性能，而增加材料的石墨化程度往往又会破坏其孔结构，因此制备具有合适石墨化程度和一定孔隙结构的材料是碳负极材料发展的关键。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中硅材料作为电池的负极材料存在体积膨胀大、导电性差的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料，按质量含量计，MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料包括：硅材料5～42％；碳基材料和无定形碳57.5～95％；MoO20.05～0.5％，MoO2分散在无定形碳中形成MoO2/无定形碳包覆层，硅材料和碳基材料复合形成硅碳复合材料，MoO2/无定形碳包覆在硅碳复合材料表面。
[0006]进一步地，MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料的粒径为20～35μm，优选MoO2/无定形碳的厚度为40～100nm。
[0007]进一步地，碳基材料为石墨烯、碳纳米管、石墨、碳纤维的一种或多种。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料的制备方法，包括：步骤S1，将硅材料、碳基材料、粘结剂和有机溶剂混合，制成混合浆料；步骤S2，对混合浆料进行干燥，得到硅碳复合材料；步骤S3，将(NH4)4Mo7O
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、无定
形碳原料和第一溶剂混合得到第一液态分散体；步骤S4，将硅碳复合材料和第一液态分散体混合形成混合物，对混合物进行加热得到掺杂MoO2的无定形碳湿凝胶，将掺杂MoO2的无定形碳湿凝胶干燥，得到掺杂MoO2的无定形碳干凝胶；步骤S5，对掺杂MoO2的无定形碳干凝胶进行高温裂解，得到无定形碳包覆的硅碳复合材料；干凝胶中，硅材料的质量含量为10～40％、碳基材料的质量含量为40％～70％、粘结剂的质量含量为1％～20％、第一液态分散体干料的质量含量为5～30％。
[0009]进一步地，第一溶剂为水；优选(NH4)4Mo7O
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和无定形碳原料的质量比为5:1～12:1。
[0010]进一步地，步骤S4中，加热的温度为90～95℃，优选加热的时间为4～12h；优选干燥为真空干燥，优选干燥的时间为10～14h，优选干燥的温度为80～90℃。
[0011]进一步地，硅材料为纳米级硅粉，硅材料的粒径为2～30nm；优选碳基材料为石墨烯、碳纳米管、石墨、碳纤维的一种或多种；优选无定形碳原料为乙炔、沥青、葡萄糖、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯的一种或多种，优选无定形碳原料的粒径为2～30μm；优选粘结剂为聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯酸、丁苯橡胶、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物、虫胶、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯亚胺；优选有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、异丙醇的一种或多种。
[0012]进一步地，步骤S1包括：将硅材料分散在有机溶剂中得到硅浆料；将硅浆料、粘结剂和碳基材料进行研磨得到混合浆料，优选研磨采用球磨机进行，球磨机的搅拌速率为200～500rpm/min，球磨的时间为2～10h。
[0013]进一步地，步骤S2对混合浆料进行喷雾干燥，得到硅碳复合材料，喷雾干燥的入口温度为120～200℃，出口温度为50～90℃，优选喷雾干燥在惰性气氛下进行。
[0014]进一步地，步骤S5中，高温裂解包括依次进行的第一高温裂解和第二高温裂解，第一高温裂解的温度为200～400℃，第一高温裂解的反应时间为0.5～1.5h；第二高温裂解的温度为600～1200℃，第二高温裂解的反应时间为2～8h，优选为3～5h。
[0015]进一步地，制备方法还包括：步骤S6，对MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料进行气流研磨和筛分处理。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供了一种负极材料，负极材料包括上述MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料或上述制备方法制备得到的MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料。
[0017]根据本专利技术的又一方面，提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解质，负极包括上述负极材料。
[0018]应用本专利技术的技术方案，通过将硅材料和碳材料复合，可以弥补硅材料体积膨胀大、导电性能差的缺点；硅材料作为活性物质提供高容量，碳基材料提供弹性且强健的三维网络结构，用来缓解硅的体积效应，并作为分散基质减少硅材料的团聚，可以提高硅基材料的电子导电性。无定形碳具有良好的机械应力，能够束缚硅碳复合材料在充放电过程中的体积膨胀，同时无定形碳材料内部丰富的孔结构提供了更多的嵌锂位点，而且丰富的孔道和交联的碳骨架也便于锂离子和电子的快速传输。MoO2可以提高负极材料的导电性，增强结构的稳定性。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了本专利技术实施例1的MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料的SEM图；
[0021]图2示出了本专利技术实施例1的MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料截面的SEM图；
[0022]图3示出了本专利技术实施例1至4组装的锂离子软包电池的循环性能曲线图。
[0023]其中，上述附图包括以下附图标记：1、实施例1中锂离子软包电池的曲线图；2、实施例2中锂离子软包电池的曲线图；3、实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料，其特征在于，按质量含量计，所述MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料包括：硅材料
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5～42％；碳基材料和无定形碳
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57.5～95％；MoO2ꢀꢀ
0.05～0.5％，所述MoO2分散在所述无定形碳中形成MoO2/无定形碳包覆层，所述硅材料和所述碳基材料复合形成硅碳复合材料，所述MoO2/无定形碳包覆层包覆在所述硅碳复合材料表面。2.根据权利要求1所述的MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料，其特征在于，所述MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料的粒径为20～35μm，优选所述MoO2/无定形碳包覆层的厚度为40～100nm。3.根据权利要求1所述的MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料，其特征在于，所述碳基材料为石墨烯、碳纳米管、石墨、碳纤维的一种或多种。4.一种MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，将硅材料、碳基材料、粘结剂和有机溶剂混合，制成混合浆料；步骤S2，对所述混合浆料进行干燥，得到硅碳复合材料；步骤S3，将(NH4)4Mo7O
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、无定形碳原料和第一溶剂混合得到第一液态分散体；步骤S4，将所述硅碳复合材料和所述第一液态分散体混合形成混合物，对所述混合物进行加热得到掺杂MoO2的无定形碳湿凝胶，将所述掺杂MoO2的无定形碳湿凝胶干燥，得到掺杂MoO2的无定形碳干凝胶；步骤S5，对所述掺杂MoO2的无定形碳干凝胶进行高温裂解，得到所述MoO2/无定形碳包覆的硅碳复合材料；所述干凝胶中，所述硅材料的质量含量为10～40％、所述碳基材料的质量含量为40％～70％、所述粘结剂的质量含量为1％～20％、所述第一液态分散体干料的质量含量为5～30％。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为水；优选所述(NH4)4Mo7O
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和无定形碳原料的质量比为5:1～12:1。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述加热的温度为90～95℃，优选所述加热的时间为4～12h；优选所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒梨，曹萌，张正，李武义，郭华彬，胡海玲，
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：
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