一种用于锂离子二次电池的高首效负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于锂离子二次电池的高首效负极材料及其制备方法，高首效负极材料包括:多孔碳基体、金属锂颗粒、纳米硅颗粒和碳壳；其中，多孔碳基体为含有贯穿孔的多孔碳微球；贯穿孔的平均孔径为1nm

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子二次电池的高首效负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种用于锂离子二次电池的高首效负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅具有4200mAh/g的理论比容量，相对石墨负极可以储存更多的锂离子，电池能量密度相对较高，从而有效提升续航时间及里程。因其具备高理论容量、低脱嵌锂电位、环境友好、储量丰富等优点，被视为最具前景的下一代锂电负极材料。
[0003]锂离子与硅的合金化反应存在较大的体积膨胀，期间会产生大量切应力和压应力，使材料颗粒破裂，阻断了电子在材料颗粒上的直接传输。随着充放电次数的增加，体积膨胀带来的影响加重，使材料颗粒严重破裂甚至发生粉化，进而导致部分材料完全失去电化学活性，从而导致电池的容量降低，循环性能较差。同时在锂离子电池首次充电过程，在负极表面会形成固态电解质界面(SEI)膜，消耗了一部分锂离子，形成不可逆容量，造成库伦效率偏低。
[0004]硅的纳米化可以在一定程度上解决体积膨胀的问题，然而将其均匀分散在碳材料中还存在一定难度。因锂离子的消耗导致的库伦效率偏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子二次电池的高首效负极材料，其特征在于，所述高首效负极材料包括:多孔碳基体、金属锂颗粒、纳米硅颗粒和碳壳；其中，所述多孔碳基体为含有贯穿孔的多孔碳微球；所述贯穿孔的平均孔径为1nm
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50nm；所述金属锂颗粒由气态锂沉积在所述贯穿孔中；所述纳米硅颗粒由含硅的气体沉积在所述贯穿孔中；所述金属锂颗粒的质量占所述高首效负极材料的总质量的百分比为10％
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50％；所述纳米硅颗粒的粒径在0.1nm
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45nm之间，所述纳米硅颗粒的质量占所述高首效负极材料的总质量的百分比为20％
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70％；所述高首效负极材料用于锂离子二次电池的首周库伦效率为99％
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105％。2.根据权利要求1所述的用于锂离子二次电池的高首效负极材料，其特征在于，所述碳壳的质量占所述高首效负极材料的总质量的百分比为1％
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20％；所述高首效负极材料的粒径在1μm
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100μm之间。3.一种上述权利要求1
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2任一所述的用于锂离子二次电池的高首效负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为气相沉积法，具体包括:步骤S1，在氩气气氛下，将含有贯穿孔的多孔碳微球置于沉积设备的沉积室中，将金属锂置于沉积设备的第二炉腔中在高温下蒸发为气态锂，通过载气将气态锂由第二炉腔带入到沉积室内，使气态锂沉积在多孔碳微球的贯穿孔的孔隙内形成金属锂颗粒；步骤S2，将含硅的气体通入到沉积室中，沉积在多孔碳微球的贯穿孔的孔隙内形成纳米硅颗粒；步骤S3，交替重复步骤S1和步骤S2，间隔通入气态锂和含硅的气体，使多孔碳微球的贯穿孔中均匀沉积有金属锂颗粒和纳米硅颗粒，得到前驱体材料；步骤S4，通过气相法对上述前驱体材料进行碳包覆，在多孔碳微球的外表面形成致密的碳壳，得到高首效负极材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述沉积设备包括气相沉积炉、管式炉、回转炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵金，殷营营，刘柏男，罗飞，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：