一种无烟煤基硅碳复合负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及负极材料技术领域，更具体而言，涉及一种无烟煤基硅碳复合负极材料及其制备方法。所述复合负极材料按重量百分数计包括高纯纳米硅5%‑50%，无烟煤基碳材料50%‑90%，碳包覆层5%‑15%；所述复合负极材料为两层结构，内核为嵌入式结构层，外壳为包覆层。本发明专利技术以超低灰无烟煤为碳源，相较于现有硅碳复合负极材料中常用的石墨、碳纳米管/纳米纤维和石墨烯等碳源，省去原料煤高温石墨化或高温炭化工艺，能耗大大降低。同时在超低灰无烟煤预处理中不使用酸洗进行脱灰处理，有利于工业化生产。本发明专利技术以光伏废硅为硅源，经预处理后得到高纯纳米硅，原料来源成本降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及负极材料，更具体而言，涉及一种无烟煤基硅碳复合负极材料及其制备方法。

技术介绍

1、近年来，随着新能源汽车的蓬勃发展和储能市场的不断扩大，对锂离子电池的需求越来越高，特别是对高能量、长寿命、高安全和低成本的锂离子电池。2025年，电池能量密度达到400wh/kg；2030年，电池能量密度达到500wh/kg。为了实现这一目标，除了改进电池结构，提高电极材料的能量密度，升级换代材料体系更是迫在眉睫！

2、目前，商业化的锂离子电池主要采用石墨碳材料作为负极，实际比容量在360-365mah/g，已十分接近其理论比容量的极限值372mah/g，没有进一步提升的空间，无法满足锂离子电池进一步提高能量密度的需求，亟待发展新一代高容量负极材料。在众多开发的材料体系中，硅的理论比容量高达4200mah/g，是现有商业化石墨碳负极的10倍以上，具有优异的能量密度和快充性能，正逐步发展成为下一代高性能锂电池负极材料。然而在实际应用中还存在着膨胀系数高（嵌脱锂体积变化＞300%）、循环寿命短、导电性能差等问题亟待解决。为了改善硅负极的循环稳定性能，常本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种无烟煤基硅碳复合负极材料，其特征在于：所述复合负极材料按重量百分数计包括高纯纳米硅5%-50%，无烟煤基碳材料50%-90%，碳包覆层5%-15%；所述复合负极材料为两层结构，内核为嵌入式结构层，外壳为包覆层。

2.根据权利要求1所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料，其特征在于：所述无烟煤基碳材料为超低灰无烟煤，所述高纯纳米硅通过光伏废硅处理得到。

3.根据权利要求1所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料，其特征在于：所述内核为表面均匀附着高纯纳米硅的无烟煤基碳材料，所述外壳为碳包覆层。

4.根据权利要求1所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料的制备方法...

【技术特征摘要】

1.一种无烟煤基硅碳复合负极材料，其特征在于：所述复合负极材料按重量百分数计包括高纯纳米硅5%-50%，无烟煤基碳材料50%-90%，碳包覆层5%-15%；所述复合负极材料为两层结构，内核为嵌入式结构层，外壳为包覆层。

2.根据权利要求1所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料，其特征在于：所述无烟煤基碳材料为超低灰无烟煤，所述高纯纳米硅通过光伏废硅处理得到。

3.根据权利要求1所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料，其特征在于：所述内核为表面均匀附着高纯纳米硅的无烟煤基碳材料，所述外壳为碳包覆层。

4.根据权利要求1所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤如下：

5.根据权利要求4所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述s1中纯化和球磨处理步骤为：无烟煤破碎后筛分粒径，经重选、浮选、烘干后球磨处理制得超低灰无烟煤。

6.根据权利要求5所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述s1中所述无烟煤原料破碎后粒径在200目以下，通过球磨处理将无烟煤粒径控制d50粒径为5μm-25μm制得超低灰无烟煤。

7.根据权利要求4所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述s1中光伏废硅预处理步骤为：硅粉球磨粉碎后经酸洗、水洗、烘干后得到高纯硅粉，湿法高能球磨处理后在惰性气氛下热处理得到高纯纳米硅。

8.根据权利要求7所述的一种无烟煤基硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述s1中所述光伏废硅经一次球磨后粒径降为亚微米级，采用体积分数36%-38%的浓盐酸进行酸洗，常温下液固比为2:1，酸洗6h，酸洗结束后水洗至洗液ph近中性，烘干后进行二次湿法高能球磨，湿法高能球磨溶剂为醇类、酮类、烷类、酯类中的一种或多种组...

【专利技术属性】
技术研发人员：许凯，郭旭青，潘登峰，李超，宗志斌，潘蓉，孟迎，杨仁俊，杨璐，张波，韩艳辉，袁秋华，
申请(专利权)人：山西华阳集团新能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：