一种制备锂离子电池硅碳复合负极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池硅碳（Si/C）复合负极材料的制备方法，其特征在于：采用液相固化-高温热解-低温热处理相结合的方法制备循环稳定性和倍率性能良好的Si/C复合负极材料。具体包括以下步骤：将硅源（刻蚀处理前或处理后）与石墨在第二类添加剂存在的条件下，均匀分散在合适的溶剂中，控制温度待溶剂完全挥发后，得前驱体固体；将所得前驱体转入保护性气氛中在高温下进行热解，使碳源热解为无定形碳形成包覆层，随炉冷却即得Si/C复合材料；将所得复合材料与导电剂和粘结剂混合均匀，涂片，干燥后将极片进行低温热处理，然后进行电化学性能测试。本发明专利技术简单易行，实用化程度高，制备的Si/C复合材料经低温热处理后具有较高的容量和良好的循环稳定性和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池材料及其制备方法领域，涉及一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池因其自身固有的优势，如便于携带、容量高、体积小等，广泛应用于各种便携式电子设备和电动汽车中。目前商业化的锂离子二次电池普遍采用各种碳材料作为负极，主要是石墨化碳和无定形碳，如天然石墨、改性石墨、石墨化中间相碳微球、软碳(如焦炭)和一些硬碳等。但这类材料存在比容量低(如石墨理论容量372mAh.g—1)、易发生有机溶剂共嵌入等缺点，不能满足高能量密度电池的需求，因此近年来开发替代碳材料的新型负极备受瞩目。高容量负极材料的研究主要集中在S1、Sn、Sb、Al、Pb等能与锂电化学合金化的金属，其中硅因为具有最高理论比容量(4200mAh g4)、低嵌脱锂电位(0.02、.6V vs.Li+/Li)和丰富的资源而受到广泛的关注。但是纯硅材料在高度嵌锂过程中存在非常显著的体积膨胀(>300%)，电极材料会逐渐粉化，合金结构被破坏，硅粒子与导电网络之间发生分离，引起材料严重的形态变化，电极内阻增大，容量下降，循环性能变差，从而限制了硅基材料的大规模实用化。而硅碳复合材料有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池Si/C复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备Si/C复合材料前驱体：将热解碳源溶于溶剂中，在分散剂存在的情况下，将硅源和石墨均匀分散在所述溶剂中形成混合液，使硅源与石墨及热解碳源结合，将所述的混合液蒸干，得固体前驱体；（2）高温热解制备Si/C复合材料：将经过步骤（1）所得到的前驱体干燥后，在保护性气氛中，经600~900℃高温热解后，随炉冷却得到Si/C复合材料；（3）极片低温热处理：将经过步骤（2）所得Si/C复合材料与导电剂和粘结剂均匀混合，加入N?甲基吡咯烷酮调制成浆后，均匀涂覆在铜箔上，干燥后制备成负极片，在保护性气氛中，经150~350℃低温热...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池Si/C复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)制备Si/C复合材料前驱体:将热解碳源溶于溶剂中，在分散剂存在的情况下，将硅源和石墨均匀分散在所述溶剂中形成混合液，使硅源与石墨及热解碳源结合，将所述的混合液蒸干，得固体前驱体； (2)高温热解制备Si/C复合材料:将经过步骤(I)所得到的前驱体干燥后，在保护性气氛中，经60(T900°C高温热解后，随炉冷却得到Si/C复合材料； (3)极片低温热处理:将经过步骤(2)所得Si/C复合材料与导电剂和粘结剂均匀混合，加入N-甲基吡咯烷酮调制成浆后，均匀涂覆在铜箔上，干燥后制备成负极片，在保护性气氛中，经15(T350°C低温热处理后，随炉冷却即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述的硅源经过刻蚀处理:将所述的硅源加入到质量百分比浓度为19Γ3%的氟化氢水溶液中，并添加添加剂搅拌均匀，转入进行超声分散后，再经高速离心分离搜集硅源，然后用无水乙醇和去离子水洗涤搜集到的硅源若干次，使得硅源从溶剂中彻底分离出来，经真空干燥后得刻蚀处理硅源；所述的添加剂包括硝酸银、硼氢化钠、柠檬酸钠中的一种或几种。3.根据权利要求1或 2所述的制备方法，其特征在于，所述的硅源包括纳米硅粉、氧化硅粉以及二氧化硅粉中的一种或几种；所述的热解碳源包括酚醛树脂、脲醛树脂、浙青、葡萄糖、柠檬酸和蔗糖中的一种或几种；所述石墨为鳞片石墨、天然石墨、人工...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志兴，苏明如，郭华军，李新海，黄思林，甘雷，彭文杰，张云河，胡启阳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：