一种硅基负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硅基负极材料及其制备方法和应用。涉及负极材料技术领域。上述硅基负极材料，包括以下结构：硅基材料和包覆上述硅基负极材料的石墨烯；上述硅基材料包括纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯；上述石墨烯的粒径大于上述硅基材料。上述硅基材料包括纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯，上述还原氧化石墨烯不可避免的带有先天缺陷，因此石墨烯的包覆，不仅能够提高本发明专利技术的硅基负极材料的机械性能，还能填补还原氧化石墨烯的缺陷，从而改善本发明专利技术的硅基负极材料的导电性能。硅基负极材料的导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基负极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及负极材料
，尤其是涉及一种硅基负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有容量高，循环寿命长，无污染，安全性好等特性，已经越来越多的应用于便携电子产品和动力电池领域。
[0003]目前，现有的电池循环性能不够好。根其原因，是电池的负极材料难以满足需求。目前，现有的电池多采用石墨等碳质负极，其理论容量为372mAh/g，难以满足高容量的需求。而硅材料储量丰富，并且具有很高的比容量(4200mAh/g)，但是硅材料做电极使用时，随着反应的进行，硅的体积膨胀，负极性能下降，从而影响到电池的循环性能与循环寿命。
[0004]基于此，亟需一种新型的负极材料，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是：
[0006]提供一种硅基负极材料。
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
[0008]提供一种所述硅基负极材料的制备方法。
[0009]本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
[0010]所述硅基负极材料的应用。
[0011]为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0012]一种硅基负极材料，包括以下结构：
[0013]硅基材料和包覆所述硅基负极材料的石墨烯；
[0014]所述硅基材料包括纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯；
[0015]所述石墨烯的粒径大于所述硅基材料。
[0016]根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
[0017]1.本专利技术的硅基负极材料，包括硅基材料和包覆所述硅基负极材料的石墨烯，本专利技术的硅基负极材料为内外层结构。其中，外层的石墨烯的粒径大于内层硅基材料，使得石墨烯能够对硅基材料进行完整的包覆。此外，石墨烯包覆硅基材料，使得在造粒时无需额外添加粘结剂，避免了粘结剂对负极材料的影响。
[0018]2.所述硅基材料包括纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯，所述还原氧化石墨烯不可避免的带有先天缺陷，因此石墨烯的包覆，不仅能够提高本专利技术的硅基负极材料的机械性能，还能填补还原氧化石墨烯的缺陷，从而改善本专利技术的硅基负极材料的导电性能。
[0019]根据本专利技术的一种实施方式，所述纳米硅颗粒包括二氧化硅和包覆所述二氧化硅的纳米硅。
[0020]所述纳米硅颗粒包括二氧化硅和包覆所述二氧化硅的纳米硅，通过在纳米硅颗粒中设定新的核心
‑
二氧化硅，来降低了纳米硅粒子的团聚效应。在使用时，利用二氧化硅的嵌脱锂反应，与还原氧化石墨烯的协同作用来提高本专利技术的硅基负极材料的循环稳定性。
[0021]根据本专利技术的一种实施方式，所述石墨烯的粒径D50为2
‑
3μm。
[0022]根据本专利技术的一种实施方式，所述纳米硅颗粒的粒径D50为80
‑
150nm。
[0023]所述纳米硅颗粒的粒径D50为80
‑
150nm，通过调控纳米硅颗粒的粒径，来减弱体积效应明显，避免发生体积膨胀，影响电池循环性能。
[0024]根据本专利技术的一种实施方式，所述硅基材料和所述石墨烯的重量份比为5
‑
15：1
‑
2。
[0025]根据本专利技术的一种实施方式，所述纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯的重量份比为0.1
‑
0.5：1
‑
1.5。
[0026]为了解决所述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0027]一种制备所述硅基负极材料的方法，包括以下步骤：
[0028]混合所述纳米硅颗粒和所述还原氧化石墨烯，干燥造粒后，得到硅基材料；
[0029]混合所述硅基材料和所述石墨烯，经焙烧，得到所述硅基负极材料。
[0030]根据本专利技术的一种实施方式，还包括将所述还原氧化石墨烯进行乳化，形成悬浮液后，再与所述纳米硅颗粒进行混合的步骤。
[0031]根据本专利技术的一种实施方式，所述焙烧的温度为500℃
‑
1000℃，时间为1
‑
2h。
[0032]本专利技术的另一个方面，还涉及所述硅基负极材料在电池中的应用。包括如上述第1方面实施例所述的硅基负极材料。由于该应用采用了上硅基负极材料的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
[0033]本专利技术的另一个方面，还涉及所述硅基负极材料在汽车中的应用。包括如上述第1方面实施例所述的硅基负极材料。由于该应用采用了上硅基负极材料的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
[0034]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的范围。
[0036]本专利技术所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本
常规试剂、方法和设备。
[0037]实施例1
[0038]一种硅基负极材料，包括以下结构：
[0039]硅基材料和包覆上述硅基负极材料的石墨烯；
[0040]上述硅基材料包括纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯；
[0041]上述石墨烯的粒径D50为2μm；
[0042]上述纳米硅颗粒的粒径D50为80nm；
[0043]一种制备上述的一种硅基负极材料的方法，包括以下步骤：
[0044]将1份的上述还原氧化石墨烯进行乳化，形成悬浮液，混合上述0.5份的纳米硅颗粒和上述还原氧化石墨烯，干燥造粒后，得到硅基材料；
[0045]混合上述硅基材料和2份上述石墨烯，经1000℃焙烧1h，得到上述硅基负极材料。
[0046]实施例2
[0047]一种硅基负极材料，包括以下结构：
[0048]硅基材料和包覆上述硅基负极材料的石墨烯；
[0049]上述硅基材料包括纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯；
[0050]上述石墨烯的粒径D50为3μm；
[0051]上述纳米硅颗粒的粒径D50为150nm；
[0052]一种制备上述的一种硅基负极材料的方法，包括以下步骤：
[0053]将1份的上述还原氧化石墨烯进行乳化，形成悬浮液，混合上述0.5份的纳米硅颗粒和上述还原氧化石墨烯，干燥造粒后，得到硅基材料；
[0054]混合上述硅基材料和2份上述石墨烯，经1000℃焙烧1h，得到上述硅基负极材料。
[0055]实施例3
[0056]一种硅基负极材料，包括以下结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基负极材料，其特征在于：包括以下结构：硅基材料和包覆所述硅基负极材料的石墨烯；所述硅基材料包括纳米硅颗粒和还原氧化石墨烯；所述石墨烯的粒径大于所述硅基材料。2.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料，其特征在于：所述纳米硅颗粒包括二氧化硅和包覆所述二氧化硅的纳米硅。3.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料，其特征在于：所述石墨烯的粒径D50为2
‑
3μm。4.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料，其特征在于：所述纳米硅颗粒的粒径D50为80
‑
150nm。5.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料，其特征在于：所述硅基材料和所述石墨烯的重量份比为5
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15：1
‑
2。6.根据权利要求1所述的一种硅基负极材...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊华，张利娟，孔东波，李海杰，龚国斌，王郝为，郭飞，王亚洲，闫国锋，闫志卫，韩飞，宋东亮，施艳霞，李渠成，谢佳庆，
申请(专利权)人：湖南法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：