一种高机械强度多孔碳基硅碳负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，涉及一种高机械强度多孔碳基硅碳负极材料及其制备方法。所述高机械强度多孔碳的拉曼光谱中，在1165±35cm‑1具有T峰。所述制备方法包括步骤：热塑性酚醛树脂依次经交联固化、炭化、活化扩孔，得到多孔碳前驱体；含硼化合物、磷酸铈对多孔碳前驱体于惰性气氛下热处理，得到高机械强度多孔碳；再经硅沉积和碳包覆，得到高机械强度多孔碳基硅碳负极材料。本发明专利技术通过含硼化合物、磷酸铈以特定比例对多孔碳进行改性处理，以调控多孔碳中的sp3/sp2比例，得到高机械强度多孔碳及包含其的硅碳负极材料，从而使锂离子电池的电化学性能明显改善，尤其是大压力下的容量衰减率大大降低，循环性能明显提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种高机械强度多孔碳基硅碳负极材料及其制备方法。

技术介绍

1、随着绿色能源经济和低碳经济的不断发展，锂离子电池作为电动汽车、智能储能设备及便携式电子产品的核心能源载体，其性能提升已成为全球研究热点。尤其是快充技术的普及需求（如10分钟充电至80%容量）和极端环境适应性（如低温-30℃运行），对负极材料的离子传输动力学、结构稳定性及容量保持率提出了更高要求，特别是在电动汽车中，迫切需要能量密度更高、循环寿命更长的动力锂离子电池。传统石墨负极的容量仅为372mah/g，而硅基负极理论比容量高达4200mah/g，因此现有技术中主要将硅碳复合形成硅碳负极材料以突破该瓶颈，即以多孔碳为基底，使用化学气相沉积法将硅原子沉积到多孔碳材料中，形成硅碳复合负极材料。

2、常规硅碳复合负极材料在实际应用用依然面临一些问题，如使用过程中其机械强度不足。硅碳负极材料的强度不足时，锂离子反复嵌入/脱出过程中，多孔碳的骨架易发生坍塌或断裂，导致电极粉化、活性物质损失，从而引发容量的快速衰减。多孔碳自身的骨架强度很大程度上决定了硅碳负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高机械强度多孔碳基硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（S1）中，所述热塑性酚醛树脂的数均分子量为1500~5000，热塑性酚醛树脂选自苯酚甲醛树脂、甲酚甲醛树脂、二甲酚甲醛树脂中的至少一种；所述固化剂选自六亚甲基四胺、三甲基六亚甲基二胺、二乙胺基丙胺中的至少一种；所述固化剂的用量为热塑性酚醛树脂的8~15wt%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（S1）中，所述交联固化反应的条件为：120~150℃保温30~60min；和/或

4.根据权利要求1所述的制备方法...

【技术特征摘要】

1.一种高机械强度多孔碳基硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s1）中，所述热塑性酚醛树脂的数均分子量为1500~5000，热塑性酚醛树脂选自苯酚甲醛树脂、甲酚甲醛树脂、二甲酚甲醛树脂中的至少一种；所述固化剂选自六亚甲基四胺、三甲基六亚甲基二胺、二乙胺基丙胺中的至少一种；所述固化剂的用量为热塑性酚醛树脂的8~15wt%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s1）中，所述交联固化反应的条件为：120~150℃保温30~60min；和/或

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s2）中，所述活化扩孔的试剂为水蒸气、二氧化碳、空气、氧气、氨气、硫化氢中的至少一种；所述活化扩孔的条件为：温度800~950℃，时间8~15h；所述粉碎为粉碎至中值粒径d50为3~12μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s3）中，多孔碳前驱体ii与含硼化合物的硼、磷酸铈的质量比为100:（3~4）:（10~12）；所述含硼化合物为硼酸、苯硼酸、4-羟基苯硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阁，任睿银，陈鸿鑫，许迪新，赵玉明，贺翔，
申请(专利权)人：北京壹金新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：