一种硅基负极材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种硅基负极材料、制备方法及其应用。本发明专利技术所述硅基负极材料包括碳基体以及包裹在碳基体表面的嵌硅层、硅层、氮化钛层以及碳小球包覆层；所述碳基体的外表面附有多孔结构，通过硅嵌入多孔结构中，与碳基体结合形成碳基体的嵌硅层；所述嵌硅层的外包覆层为硅层、氮化钛层以及碳小球包覆层。本发明专利技术中硅基负极材料是一种双层复合沉积层，具有优良的抗压性、良好的电导性能、较高的机械强度以及较大的缓冲空间来缓解体积膨胀；优化了硅基含碳负极材料结构的综合性能。碳负极材料结构的综合性能。碳负极材料结构的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基负极材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是指一种硅基负极材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]Si材料具有4200mAh/g超高理论容量，是现有商业化石墨负极的10余倍，被行业公认为下一代高能量密度锂离子电池负极材料。但是Si负极材料嵌锂过程中体积膨胀巨大（＞300%），造成电极活性材料结构破坏以及电化学界面不稳定等问题，导致循环性能差；另外，Si的导电性差导致其较差倍率性能。
[0003]将硅的尺寸降低到纳米维度，能够降低硅的绝对体积膨胀，减小锂嵌入和脱出过程中的应力带来的结构粉化，改善循环稳定性。多孔微米Si可同时兼具微米和纳米材料双重优势，优异多孔结构可缓解体积膨胀，是开发高能量密度锂离子电池的关键材料。多孔微米Si也面临诸多问题，如材料涂覆成极片，极片在压延过程中，多孔微米Si颗粒上收到的巨大压力会导致结构开裂，导致新鲜界面和细颗粒的产生，这会在锂化和电接触损失时形成额外的副产物，此问题限制高能量密度锂离子电池领域的应用。

技术实现思路

[0004]为解决上本文档来自技高网...

【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，包括碳基体以及包裹在碳基体表面的嵌硅层、硅层、氮化钛层以及碳小球包覆层；其中，所述碳基体的外表面附有多孔结构，通过硅嵌入多孔结构中，与碳基体结合形成碳基体的嵌硅层；所述嵌硅层的外包覆层为硅层、氮化钛层以及碳小球包覆层。2.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述碳小球包覆层表面为多个碳小球。3.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，至少满足以下条件之一：a）、所述硅基负极材料的粒度2μm~25μm；b）、所述硅基负极材料的碳含量为22wt%~85wt%，钛含量为0.002wt%~6wt%。4.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，满足以下条件：所述碳基体直径为2μm~19μm；所述嵌硅层厚度为0.01μm~0.5μm；所述硅层厚度为0.05μm~5μm；所述氮化钛层厚度为0.001μm~0.2μm；所述碳小球包覆层厚度为0.001μm~0.3μm。5.一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、将石墨材料、碱性材料与水混合，进行水热反应，洗涤、干燥得微孔石墨；（2）、在含氢气的混合气体条件下，将步骤（1）所得微孔石墨加热，洗涤、干燥，过筛得到多孔石墨；（3）、在非活性气体条件下，将步骤（2）所得多孔石墨进行加热20min~5h，通入混合硅烷气体进行硅沉积，得到表面含有硅层的碳基体；（4）、在含氮气的非活性气体条件下，将步骤（3）所得表面含有硅层的碳基体进行加热，加入负载有氢气的含钛负载物，进行氮化钛层沉积，得到氮化钛层包裹的表面含有硅层的碳基体；（5）、将步骤（4）得到的氮化钛层包裹的表面含有硅层的碳基体进行加热，通入混合气态碳气体，进行碳沉积一段时间；停止通入混合气态碳气体，降温至400℃~700℃条件下并恒温，得到所述硅基负极材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，满足以下条件中的至少一种：（I）、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩定宏，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：