[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池负极材料，包括导电涂布基材和硅负极组成物；所述硅负极组成物涂覆于导电涂布基材表面后，与所述涂布基材一起经干燥、压片形成片状材料；所述硅负极组成物包括质量分数为40～90％的掺杂晶体硅活性粉体、8～20％的聚偏二氟乙烯和2～40％的乙炔黑；所述掺杂晶体硅活性粉体为III族或V族元素掺杂的晶体硅经粉碎、球磨并干燥处理所得，其粒径控制在1.0～10μm之间，其电阻率控制在0.5～500Ω·cm之间。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述片状材料的厚度在200～400微米之间。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述导电涂布基材为镍网、铝箔、不锈钢片或铜箔，厚度在15～100μm之间。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述III族元素为B、Al、Ga、In、Tl中的一种或两种；所述V族元素为P、As、Sb、Bi中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述掺杂晶体硅活性粉体为III族或V族元素掺杂的晶体硅经粉碎、球磨并干燥处理所得，其粒径控制在2.0～5.0μm之间，其电阻率控制在2.0～20Ω·cm之间。

6.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：掺杂晶体硅活性粉体的制备；

步骤1-1：采用单晶硅或多晶硅块材，加入III族或V族掺杂元素后，在真空、高温1350-1500℃条件下进行掺杂铸锭，制得掺杂晶体硅；或在单晶硅或多晶硅制备过程中直接加入III族或V族掺杂元素，一步制得掺杂晶体硅；所述III族或V族掺杂元素加入量应使得掺杂晶体硅的电阻率控制在0.5～500Ω·cm之间；

步骤1-2：将步骤1-1所得掺杂晶体硅经粉碎、球磨并干燥处理，控制其粒径在1.0～10μm之间，得到掺杂晶体硅活性粉体；

步骤2：硅负极组成物浆料制备；取量分数为40～90％的步骤1所得掺杂晶体硅活性粉体、8～20％的聚偏二氟乙烯和2～40％的乙炔黑相混合后，滴入适量的氮甲基吡咯烷酮，置于磁力搅拌机上制成硅负极组成物浆料；

步骤3：硅负极组成物浆料涂覆；将步骤2所得硅负极组成物浆料涂覆布在导电涂布基材表面，经真空干燥、压片和后续干燥得到最终的锂离子电池负极材料。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1-1中所述III族或V族掺杂元素加入量应使得掺杂晶体硅的电阻率控制在2.0～20Ω·cm之间；步骤1-2中所述掺杂晶体硅活性粉体的粒径控制在2.0～5.0μm之间。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1-1中所述III族元素为B、Al、Ga、In、Tl中的一种或两种；所述V族元素为P、As、Sb、Bi中的一种或两种。

9.根据权利要求6所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述导电涂布基材为镍网、铝箔、不锈钢片或铜箔，厚度在15～100μm之间。

10.根据权利要求6所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述真空干燥、压片和后续干燥具体过程为：首先在100～120℃下真空干燥4～24小时，然后在5～15MPa压力下压片，最后再干燥1～4小时。