【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池负极材料，涉及一种高强度硅碳负极材料的制备方法。
技术介绍
1、在锂离子电池的制作过程中，材料的压实密度越大，单位体积的活性材料就越多，电池容量便越高。传统的负极材料石墨容量有限(372mah/g)，压实密度也已经接近极限，为了进一步提高电池的容量，石墨掺硅材料(>420mah/g)成为新一代高能量密度负极材料的重要发展方向。气相沉积硅碳产品由于其优异的性能备受业界关注，该材料通过在多孔碳内部沉积硅制成，因此，碳骨架的强度和硅颗粒的填充程度很大程度上决定了材料的强度。目前商业化的硅碳产品压实密度较低，在高压实密度下，极片辊压时材料易发生开裂，电池循环过程中副反应增多，降低了电池的使用寿命和安全性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高强度硅碳负极材料的制备方法，解决了现有气相沉积硅碳材料辊压开裂的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，高强度硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
3、步骤1、取一定量碳源和强化剂混合，置于烘箱中保温一段时间；
4、步骤2、将步骤1所得产物置于管式炉中进行煅烧；
5、步骤3、将步骤2所得产物研磨后与催化剂、造孔剂混合均匀，置于保护气氛的管式炉中进行煅烧；
6、步骤4、将步骤3所得产物纯化后得到高强度碳骨架；
7、步骤5、将步骤4所得碳骨架置于流化床中，通入硅源气体一段时间后切换为有机气源，得到硅碳负极材料。
8、本专利
9、步骤1中，碳源为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂或聚酯树脂；强化剂为石油沥青或煤沥青，强化剂的质量为碳源质量的5％～30％。
10、步骤1中的烘箱烘干温度为80℃～200℃，保温时间1h～10h。
11、步骤2中的煅烧温度为300℃～600℃，保温时间0.5h～4h。
12、步骤3中，造孔剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氯化锌、碳酸钾中的一种，其质量为碳源质量的100％～400％；催化剂为高铁酸钾、氯化铁、氯化镍、氢氧化镍、草酸二钾、氧化锌、氧化铁、氧化镍的一种，其质量为碳源质量的1％～10％。
13、步骤3中的煅烧温度为700℃～900℃，保温时间0.5h～4h。
14、步骤4中的纯化过程为：对步骤3所得产物进行多次水洗、酸洗和乙醇洗涤，纯化液分别为去离子水、1mol/l盐酸和乙醇。
15、步骤5中，硅源气体为硅烷、二硅烷、三硅烷、四硅烷、氯硅烷或六氯硅烷，硅源气体的流量为0.5l/min～5l/min，加热温度为400℃～700℃，保温时间为1h～6h。
16、步骤5中，有机气源为乙炔、丙烷、环己烷、甲烷或苯，有机气源气体流量为0.5l/min～5l/min，加热温度为400℃～800℃，保温时间为2h～6h。
17、本专利技术的有益效果是：
18、本专利技术方法利用热固性树脂的固化特性和沥青的低温软化特性，将两种物料进行均匀混合，高温造孔的同时引入少量催化剂诱导沥青形成的软碳转化为强度更高的石墨微晶，从而起到增大多孔碳骨架强度的作用。利用流化床和硅源气体在得到的碳骨架沉积硅，形成硅碳材料，再以更高比例搭配石墨进行极片辊压，在高压密下未出现颗粒碎裂情况，利于电池单位体积能量密度的提高和使用过程中的安全稳定性。
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1.高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述碳源为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂或聚酯树脂；所述强化剂为石油沥青或煤沥青，强化剂的质量为碳源质量的5％～30％。
3.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中的烘箱烘干温度为80℃～200℃，保温时间1h～10h。
4.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的煅烧温度为300℃～600℃，保温时间0.5h～4h。
5.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述造孔剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氯化锌、碳酸钾中的一种，其质量为碳源质量的100％～400％；所述催化剂为高铁酸钾、氯化铁、氯化镍、氢氧化镍、草酸二钾、氧化锌、氧化铁、氧化镍的一种，其质量为碳源质量的1％～10％。
6.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中的煅烧温度为700℃～900℃，保温
7.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤4中的纯化过程为：对步骤3所得产物进行多次水洗、酸洗和乙醇洗涤，纯化液分别为去离子水、1mol/L盐酸和乙醇。
8.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述硅源气体为硅烷、二硅烷、三硅烷、四硅烷、氯硅烷或六氯硅烷，硅源气体的流量为0.5L/min～5L/min，加热温度为400℃～700℃，保温时间为1h～6h。
9.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述有机气源为乙炔、丙烷、环己烷、甲烷或苯，有机气源气体流量为0.5L/min～5L/min，加热温度为400℃～800℃，保温时间为2h～6h。
...【技术特征摘要】
1.高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述碳源为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂或聚酯树脂；所述强化剂为石油沥青或煤沥青，强化剂的质量为碳源质量的5％～30％。
3.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中的烘箱烘干温度为80℃～200℃，保温时间1h～10h。
4.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的煅烧温度为300℃～600℃，保温时间0.5h～4h。
5.根据权利要求1所述的高强度硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述造孔剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氯化锌、碳酸钾中的一种，其质量为碳源质量的100％～400％；所述催化剂为高铁酸钾、氯化铁、氯化镍、氢氧化镍、草酸二钾、氧化锌、氧化铁、氧化镍的一种，其质量为碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云祥，吴晓栋，张长安，曹新龙，屈涛，薛孟尧，王军阔，关昊，
申请(专利权)人：泾河新城陕煤技术研究院新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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