一种硅基复合负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别是涉及一种硅基复合负极材料及其制备方法和应用。本发明专利技术首先通过喷雾造粒的形式将纳米硅、碳源和离子导体造粒成具有孔隙结构的二次颗粒，纳米硅、碳源和离子导体在喷雾造粒过程中通过堆叠作用会在二次颗粒内部形成较多的孔隙结构，具体是在纳米硅和/或离子导体之间形成孔隙结构，同时在纳米硅和/或离子导体之间还会填充碳源；然后进行煅烧处理，将碳源转变成无定形碳，利用无定形碳将纳米硅和/或离子导体紧密粘结；其次采用化学气相沉积技术将纳米硅分布于二次颗粒内部的孔隙结构中，再进行化学气相沉积氮化钛，获得氮化钛包覆层，形成具有核壳结构的硅基复合负极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池负极材料，特别是涉及一种硅基复合负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、目前商业化使用的锂离子电池主要采用纯石墨或掺有少量硅的石墨/硅碳混合物作为负极材料，但是由于石墨的理论比容量仅为372m ah/g，石墨/硅碳混合物的比容量一般也在500m ah/g以下，限制了锂离子电池比能量的进一步提高，导致其无法满足目前电动汽车等新能源产业发展的需要。基于合金化反应的硅负极具有高达4200m ah/g的理论储锂容量，是下一代锂离子电池负极材料的理想选择。但硅在与锂的合金化反应过程中巨大的体积膨胀(>300％)导致颗粒粉化失活，从而导致其循环稳定性较差，尤其是高比容量的硅碳负极。

2、现有技术采用各种方法制备多孔硅基负极材料，这可以有效缓和多孔结构硅基物质在充放电循环中体积的剧烈变化，改善其结构稳定性。但是由于孔隙之间没有导电粒子的存在，所以颗粒的导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能下降。另外，在压实、制成极片的过程中，多孔结构也容易坍塌开裂，导致硅与电解液的直接接触，造成电池循环性能下降。因此，如何同时提高多孔硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述碳源选自沥青、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖和蔗糖中的一种或多种；和/或，步骤(1)中，所述分散剂选自PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、聚乙二醇和SDS(十二烷基硫酸钠)中的一种或多种；和/或，步骤(1)中，所述离子导体选自纳米Al2O3、纳米TiN、纳米VN和纳米NiN中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述中间产物为具有若干孔径尺寸为10-40nm的孔隙结构的纳米硅、离子导体...

【技术特征摘要】

1.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述碳源选自沥青、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖和蔗糖中的一种或多种；和/或，步骤(1)中，所述分散剂选自pvp(聚乙烯吡咯烷酮)、ctab(十六烷基三甲基溴化铵)、聚乙二醇和sds(十二烷基硫酸钠)中的一种或多种；和/或，步骤(1)中，所述离子导体选自纳米al2o3、纳米tin、纳米vn和纳米nin中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述中间产物为具有若干孔径尺寸为10-40nm的孔隙结构的纳米硅、离子导体和无定形碳造粒形成的二次颗粒。所述中间产物包括纳米硅、离子导体和无定形碳；优选地，所述中间产物包括纳米硅、离子导体和无定形碳，且部分纳米硅和/或离子导体之间原位形成无定形碳，部分纳米硅和/或离子导体之间形成孔隙结构，所述孔隙结构的孔径尺寸为10-40nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述化学气相沉积硅包括如下步骤：首先将步骤(1)的中间产物放入化学气相沉积炉，通入氮气置换空气，然后将化学气相沉积炉的温度升高并在此温度下通入硅烷气体并保温一定时间，硅烷气体分解成纳米硅，纳米硅填充在中间产物的孔隙中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴其修，叶雨佐，刘明东，
申请(专利权)人：广东东岛新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：