石墨化的多孔硅碳负极材料及其制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池负极材料技术领域，公开了一种石墨化的多孔硅碳负极材料及其制备方法及锂离子电池。所述硅碳负极材料包括内核以及包覆在所述内核的外表面的碳包覆层，其特征在于，所述内核从内到外依次包括内层和浅表层，所述硅碳负极材料的内部具有梯度分布的孔隙，且沿着所述内层、所述浅表层以及所述碳包覆层，孔隙率从内至外呈梯度递减；且所述内核包括硅碳复合物，所述硅碳复合物包括纳米硅颗粒、导电剂和石墨化的碳材料。该石墨化的硅碳负极材料能够解决多孔结构容易开裂，以及倍率下降的问题。率下降的问题。率下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
石墨化的多孔硅碳负极材料及其制备方法及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池负极材料
，具体涉及一种石墨化的多孔硅碳负极材料及其制备方法及锂离子电池。

技术介绍

[0002]目前商业化使用的锂离子电池主要采用纯石墨或掺了少量硅的石墨/硅碳混合物作为负极材料，但是由于石墨的理论比容量仅为372mAh/g，石墨/硅碳混合物的比容量一般也在500mAh/g以下，限制了锂离子电池比能量的进一步提高，而无法满足目前电动汽车等新能源产业发展的需要。基于合金化反应的硅负极具有高达4200mAh/g的理论储锂容量,是下一代锂离子电池负极材料的理想选择。但硅在与锂的合金化反应过程中巨大的体积膨胀(>300％)导致颗粒粉化失活，从而其循环稳定性较差，尤其是高比容量的硅碳负极。
[0003]多孔结构虽然可以容纳脱嵌锂过程中硅的膨胀，但是由于孔隙之间没有导电粒子的存在，所以颗粒导电性较差，从而导致倍率性能下降。同时多孔结构也容易坍塌开裂，导致硅与电解液的直接接触，造成电池循环性能下降。
[0004]CN109638229A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨化的多孔硅碳负极材料，所述石墨化的多孔硅碳负极材料包括内核以及包覆在所述内核的外表面的碳包覆层，其特征在于，所述内核从内到外依次包括内层和浅表层，所述石墨化的多孔硅碳负极材料的内部具有梯度分布的孔隙，且沿着所述内层、所述浅表层以及所述碳包覆层，孔隙率从内至外呈梯度递减；且所述内核包括硅碳复合物，所述硅碳复合物包括纳米硅颗粒、导电剂和石墨化的碳材料。2.根据权利要求1所述的石墨化的多孔硅碳负极材料，其中，所述纳米硅颗粒的D
50
为30
‑
500nm；和/或，所述导电剂包括金属材料和/或非金属材料；优选地，所述导电剂为一维碳材料；更优选地，所述一维材料为导电碳材料；更进一步优选地，所述导电碳材料包括单壁CNTs、多壁CNTs和VGCF中的至少一种；优选地，所述一维碳材料的长径比为(20
‑
20000)：1。3.根据权利要求2所述的石墨化的多孔硅碳负极材料，其中，所述石墨化的多孔硅碳负极材料整个颗粒的石墨化程度为50
‑
90％；和/或，所述石墨化的多孔硅碳负极材料整个颗粒包含有硅、一维碳材料、无定形碳和石墨化碳，且以所述石墨化的多孔硅碳负极材料整个颗粒的总重量为基准，所述硅的含量为40
‑
80重量％，所述一维碳材料、所述无定形碳和所述石墨化碳的总含量为20
‑
60重量％；和/或，所述石墨化的多孔硅碳负极材料承受的平均压力为500
‑
1500MPa；和/或，所述石墨化的多孔硅碳负极材料的导电率为1
×
101S/m至1
×
105S/m。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的石墨化的多孔硅碳负极材料，其中，所述内层的孔隙率为30
‑
60％，所述浅表层的孔隙率为10
‑
30％，所述碳包覆层的孔隙率<20％，优选为1
‑
10％；和/或，所述内层的内部孔隙的孔径分布为10
‑
1000nm，所述浅表层的内部孔隙的孔径分布为5
‑
30nm，所述碳包覆层的内部孔隙的孔径分布介于大于0小于等于10nm之间，优选为0.01
‑
10nm，更优选为1
‑
10nm。5.根据权利要求1所述的石墨化的多孔硅碳负极材料，其中，所述硅碳负极材料的D
50
为5
‑
30μm；振实密度为0.6
‑
1.2g/cm3；比表面积为0.4
‑
20m2/g；和/或，以所述硅碳负极材料的D
50
为基准，所述内层的粒径大小为20
‑
90％；和/或，所述浅表层的厚度为0.25
‑
12μm；所述碳包覆层的厚度为10nm
‑
1μm；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜彬，张臻，杨琪，俞会根，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：