一种新型硅碳负极材料的制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种新型硅碳负极材料的制备方法，包括：（1）惰性气氛下，将多孔碳材料置于沉积炉中，升温至400~700℃；（2）向沉积炉中通入包含硅源气体和碳源气体的混合气A，并控制炉内压力，持续通气进行气相沉积；（3）降温至200~300℃后，将包含含氧气体与载气的混合气B通入沉积炉中，经表面钝化及后处理得到新型硅碳负极材料。本发明专利技术的方法可将制备得到的硅碳负极材料中硅晶粒的尺寸控制在3.0nm以下，由该负极材料制备的负极片组装得到的锂电池，经循环100周后的极片膨胀率相对于首周满电膨胀率的变化率较小，基本可以控制在10%及以下，因此在保证高容量、高首效的同时，还兼具优异的循环稳定性。循环稳定性。循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型硅碳负极材料的制备方法及其产品


[0001]本专利技术涉及电池材料的
，尤其涉及一种新型硅碳负极材料的制备方法及其产品。

技术介绍

[0002]硅是目前理论容量最大的负极材料，比容量高达4200mAh/g，远远高于石墨的理论容量（石墨类负极材料的理论容量仅为372mAh/g），且硅具有低嵌锂电位和低成本的优势，有望替代石墨成为下一代锂离子电池负极材料。但是硅作为负极材料在嵌锂脱锂过程中伴随着严重的体积膨胀和收缩，导致材料容易粉化、从集流体上脱落而丧失电化学性能。由于碳材料的结构稳定性，在充放电过程中体积变化相对较小，具有较好的循环稳定性，且与硅化学性质相似，常将硅与碳进行复合，以达到改善硅体积膨胀效应、提高其电化学稳定性的目的。
[0003]目前将硅碳复合的方法主要有：1）将纳米硅通过球磨机研磨到100nm以下，硅晶粒在20nm左右，对其包覆无定形碳获得硅碳复合材料，但此方法存在纳米硅自身团聚及纳米硅容易氧化造成首次效率偏低等问题；2）气体硅烷裂解即硅在高温下裂解生成粒径在≤5nm以下的硅晶粒并沉积在多孔碳中得到硅碳复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）惰性气氛下，将作为基底的多孔碳材料置于沉积炉中，升温至400~700℃；（2）向沉积炉中通入包含硅源气体和碳源气体的混合气A，调节尾气管气压阀，使沉积过程中炉内压力始终保持5~10MPa，持续通气进行气相沉积后得到中间产物；（3）降温至200~300℃后，将包含含氧气体与载气的混合气B通入沉积炉中，经表面钝化及后处理得到新型硅碳负极材料。2.根据权利要求1所述的新型硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：所述多孔碳材料的孔径为3~10nm，孔容为0.5~1.2cm3/g，比表面积为500~2000m2/g。3.根据权利要求1所述的新型硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：所述硅源气体选自甲硅烷、乙硅烷、二氯二氢硅、三氯氢硅中的一种或多种；所述碳源气体选自在400~800℃裂解的烷烃类气体；混合气A中，硅源气体的体积占比为1~99%，碳源气体的体积占比为1~99%；所述混合气A的流速为0.1~50L/min；所述气相沉积的时间为2~16h。4.根据权利要求1所述的新型硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中：所述含氧气体选自氧气、一氧化碳、二氧化碳、乙醇气体、异丙醇气体中的一种或多种；所述载气选自氮气和/或惰性气体；混合气B中，含氧气体的体积比为1~10%，载气的体积比为90~99%；所述混合气B的流速为0.1~50L/min；所述表面钝化的时间为0.5~5.0h。5.根据权利要求1所述的新型硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述多孔碳材料采用如下制备工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜宁，王振，叶天成，葛明，杨德仁，岳敏，
申请(专利权)人：碳一新能源集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：