【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池负极材料，尤其涉及一种硅硬碳负极材料的制备工艺。
技术介绍
1、硅碳负极材料，指的是一种将硅、碳复合的电池负极用材料。硅碳负极材料出现的原因，主要有以下2点。
2、第一、单独的碳负极材料，例如石墨负极，其理论比容量相对较低，只有372mah/g，远低于硅的4200mah/g的理论比容量数值。
3、第二、单独的硅负极材料，其缺点同样突出，包括：a、充放电过程中容易体积膨胀、结构失效；b、硅表面存在的sei膜不断破碎和生成，持续消耗活性锂离子，导致库仑效率及电池循环寿命降低。
4、因此，在后出现了综合性能相对更佳的硅碳负极材料，其结构一般为核壳式，即：核为硅颗粒、壳为导电碳包覆材料。硅碳负极材料的优点主要包括：1、硅提供高容量，外围碳包覆材料提升硅碳复合材料的导电性，并且提供缓冲作用，缓解硅在循环过程中较大的体积膨胀，提升循环性能；2、碳层可以阻挡硅颗粒与电解液的接触，减少副反应的发生，防止sel膜的反复生成与破裂，使首次库伦效率得到一定程度的提升。
5、更进一步的，还可以将上述“导电碳包覆材料”限定为硬碳。硬碳与普通石墨相比，优点包括：电导率高、化学稳定性高、成本低。其内部晶体排列无序、层间距大，这就使得硅硬碳负极材料可以储存更多的电荷，提高电池的能量密度和续航能力。
6、例如，专利公开号为cn116825982a、公开日为2023.09.29的中国专利技术专利，就公开了一种低膨胀高首效的、硅碳复合的硅基负极材料，该硅基负极材料为核壳结构，壳体为致密类石
7、该专利技术专利中的硅基负极材料，其优点如下：1、有效解决硅应用过程中的膨胀大和首效低问题，进而提升电池的循环性能；2、纳米硅颗粒上裹覆致密网状碳，可有效降低硅与电解液的直接接触，防止sei膜的不断形成和消耗，为电池应用提供高首效和优异的循环性能。
8、但是，该硅基负极材料的上述优点，都是硅硬碳负极材料自带的、最基础的优点，其在实际使用过程中，则至少还存在以下2个不足之处，同时也为本专利技术所要解决的技术问题，即：
9、第一、其核体结构过于复杂，需要用到多种原料，这是比较麻烦和低效的；
10、第二、该硅基负极材料只考虑到了硅的体积膨胀缓解问题和包覆问题，其将纳米硅设置在核体中，这就使得硅表面的脱/嵌锂活性位点难以充分地暴露出来，最终无法显著地提升该硅基负极材料的电导率。
11、所以综上所述，现在急需一种制备方法相对简单，且硅得以被适当包覆、而不是完全设置在核体中的新型硅硬碳负极材料。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种硅硬碳负极材料的制备工艺，依次包括以下步骤：包覆纳米硅、包覆硬碳、熔融再包覆硬碳、炭化，以及筛分。
2、本专利技术解决上述问题采用的技术方案是：硅硬碳负极材料的制备工艺，依次包括以下步骤，
3、s1、包覆纳米硅：在搅拌反应釜中添加溶剂、纳米硅和树脂基包覆材料，搅拌后得到湿法包硅体系，再对所述湿法包硅体系进行烘干操作，得到硅包覆料；
4、s2、包覆硬碳：在干法包覆机中先添加所述硅包覆料和硬碳，再进行搅拌混合包覆，得到包覆半成品；
5、s3、熔融再包覆硬碳：在熔融包覆机中先添加所述包覆半成品，再进行包覆操作，得到硬碳包覆料；
6、s4、炭化：在炭化炉中先添加所述硬碳包覆料，然后在惰性氛围下进行炭化处理，接着依次进行保温、降温操作，得到炭化产物；
7、s5、筛分：对所述炭化产物进行筛分处理，筛下物即为最终的所述硅硬碳负极材料。
8、进一步优选的技术方案在于：s1中，所述溶剂为乙醇、乙二醇、丙酮和n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。
9、进一步优选的技术方案在于：s1中，所述树脂基包覆材料为沥青基和树脂中的任意一种或几种的混合物。
10、进一步优选的技术方案在于：s1中，所述纳米硅和树脂基包覆材料的重量比为1∶（2-5），所述烘干操作的温度为100-120℃，时间为≥12h。
11、进一步优选的技术方案在于：s2中，所述硅包覆料和硬碳的重量比为1∶（2-9）。
12、进一步优选的技术方案在于：s3中，熔融包覆机内的温度为200-500℃，熔融包覆的时间为≥4h。
13、进一步优选的技术方案在于：s4中，所述炭化处理的温度为1100-1300℃。
14、进一步优选的技术方案在于：s4中，所述保温操作的温度≥1000℃，时间≥4h，所述降温操作的降温速度≤50℃/min。
15、本专利技术与现有的硅碳负极材料及其制备方法相比，优点及原理如下。
16、第一、核体结构仅为硬碳，壳层结构仅为纳米硅和树脂基包覆材料，整个制备工艺主要包括3个包覆操作，因此整体制备方法简单高效，所需原料少、成本低。
17、第二、将硅设置在壳层，而不是核体中，得以最大程度地发挥其活性位点多、电导率高、理论比容量大的优势。
18、第三、壳层通过炭化操作，既可以形成烧结外壳，又可以形成孔结构，得以充分地限制硅在充放电过程中的体积膨胀、降低硅和电解液的接触程度，基本解决了硅在壳层中的方案所带来了先天劣势。
19、第四、上述熔融再包覆硬碳步骤，可以进一步提高硅硬碳负极材料的粒度均一性，间接降低其体积膨胀程度。
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1.硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于依次包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：S1中，所述溶剂为乙醇、乙二醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：S1中，所述树脂基包覆材料为沥青基和树脂中的任意一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：S1中，所述纳米硅和树脂基包覆材料的重量比为1∶（2-5），所述烘干操作的温度为100-120℃，时间为≥12h。
5.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：S2中，所述硅包覆料和硬碳的重量比为1∶（2-9）。
6.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：S3中，熔融包覆机内的温度为200-500℃，熔融包覆的时间为≥4h。
7.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：S4中，所述炭化处理的温度为1100-1300℃。
8.根据权利要求1所述的硅硬碳
...【技术特征摘要】
1.硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于依次包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：s1中，所述溶剂为乙醇、乙二醇、丙酮和n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：s1中，所述树脂基包覆材料为沥青基和树脂中的任意一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的硅硬碳负极材料的制备工艺，其特征在于：s1中，所述纳米硅和树脂基包覆材料的重量比为1∶（2-5），所述烘干操作的温度为100-120℃，时间为≥12h。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李建平，司凤年，马仲秀，刘东海，
申请(专利权)人：浙江卡波恩新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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