具有中空多囊核壳结构的负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种具有中空多囊核壳结构的负极材料及其制备方法和应用。负极材料的内核为金属掺杂的纳米硅基材料与第一碳材料的复合球体，复合球体内具有多囊孔隙结构，外壳为碳黑颗粒与碳纳米管和/或碳纤维与第二碳材料的复合体，内核占负极材料总质量的(70％，95％]，外层占负极材料总质量的(5％，30％]；金属掺杂的纳米硅基材料的通式为SiMxOy，0＜x≤10，0≤y≤10，其中M为金属掺杂元素，包括Mg、Ca、Ba、Ti、Li、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Ge、Sn、Al、Na、B中的一种或几种；第一碳材料的前驱体材料为低残炭碳源；第二碳材料的前驱体材料为高残炭碳源。为高残炭碳源。为高残炭碳源。

【技术实现步骤摘要】
具有中空多囊核壳结构的负极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂二次电池
，尤其涉及一种具有中空多囊核壳结构的负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硅作为锂离子电池负极材料其理论可逆容量高达4200mAh/g，但是硅材料由于脱嵌锂过程中巨大的体积效应，从而导致电极材料结构崩塌，固体电解质界面(SEI)膜不稳定等问题，使得电池循环性大打折扣。目前对于硅基材料的改性工作不断进行。文献(H.Li,X.J.Huang,L.Q.Chen,Z.G.Wu,Y Liang,Electr Chem.and Solid
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State Lett.，2,547
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549(1999))，Li等人采用纳米级硅颗粒制备负极材料，可以减小体积效应，使硅基负极材料循环性能提高，并且保持了较高的可逆容量(1700mAh/g)。Miyachi等发现掺杂25％的Fe、Ti或Ni可以使得SiO
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的首次库伦效率显著提升至84％
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86％。
[0003]但目前而言，硅基材料依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有中空多囊核壳结构的负极材料，其特征在于，所述负极材料的内核为金属掺杂的纳米硅基材料与第一碳材料的复合球体，所述复合球体内具有多囊孔隙结构，外壳为碳黑颗粒与碳纳米管和/或碳纤维与第二碳材料的复合体，直径范围20um～200um；其中，所述内核占所述负极材料总质量的(70％，95％]，所述外层占所述负极材料总质量的(5％，30％]；所述金属掺杂的纳米硅基材料的通式为SiMxOy，0＜x≤10，0≤y≤10，其中M为金属掺杂元素，包括Mg、Ca、Ba、Ti、Li、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Ge、Sn、Al、Na、B中的一种或几种；所述第一碳材料的前驱体材料为低残炭碳源，900℃残炭率≤20％；所述纳米硅基材料包括硅、二氧化硅、氧化亚硅中的一种或多种的组合；所述复合球体的粒径尺寸范围在1um～30um；所述第二碳材料的前驱体材料为高残炭碳源，900℃残炭率≥40％；所述碳黑颗粒的直径≤20nm；所述碳纳米管的直径≤1um，长度≤50um；所述碳纤维的直径≤1um，长度≤50um。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述低残炭碳源具体包括：葡萄糖、蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种；所述高残炭碳源具体包括：酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述高残炭碳源与所述低残炭碳源溶解于不同的溶剂体系。4.一种上述权利要求1
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3任一所述的具有中空多囊核壳结构的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤一：将纳米硅基材料和金属掺杂元素的单质或者氧化物同时注入反应器中，并在400℃～1200℃保护气氛下，对所述纳米硅基材料和金属掺杂元素的单质或者氧化物的混合粉体进行热处理，保温1小时～10小时，再将得到的产物磨碎成颗粒；所述纳米硅基材料与金属掺杂元素的单质或者氧化物的摩尔比为1:0.001～1:10；所述颗粒的平均粒径在1nm～1μm；步骤二：将步骤一所得颗粒与低残炭碳源按质量比1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉祥，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：