[发明专利]硅碳复合材料的制备方法

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种硅碳复合材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：提供硅纳米颗粒和有机高分子材料；其中，所述有机高分子材料含有羟基；将所述硅纳米颗粒和所述有机高分子材料混合处理，得到所述有机高分子材料包裹所述硅纳米颗粒的前驱体；将所述前驱体进行热交联处理，得到热交联复合材料；将所述热交联复合材料热解处理，得到所述硅碳复合材料。该制备方法优化了硅碳复合材料的合成路线，降低了合成成本，而且最终制得的硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料，提高了其机械强度和循环过程中的稳定性，从而增加电池循环性能寿命。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种硅碳复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，锂电池的使用越来越广泛，这对锂电池质量和体积能量密度的再度提高既是机遇也是挑战，传统的石墨负极材料作为锂离子电池至关重要的部分，容量已经达到了它的理论值。研究发现，硅具有超高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(<0.5V)，且硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂，安全性能更好，使硅成为锂离子电池负极强有力的替代者。但是，硅在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会使材料体积巨大的膨胀与收缩，造成结构坍塌，导致电极活性物质与集流体脱离；此外，由于这种体积效应，硅在电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜；导致电池循环性能大大降低，加剧了硅的腐蚀和容量衰减。

针对硅的这些缺点，目前的主流的解决措施是将硅分散在碳质基体中得到硅碳复合材料，为硅体积膨胀提供缓冲空间，提高硅与锂之间的电荷传递反应，提高整体材料的导电性。近来，合成硅碳复合材料的方法主要有化学沉积法、湿法球磨、喷雾干燥、溶剂热等方法。其中化学沉积法虽然得到的硅碳复合材料均一，但成本较高，且合成路线较复杂；而球磨法、溶剂热法等虽然合成方法简便，但合成硅碳复合材料作为电池负极材料结构强度低、循环稳定性差。因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种硅碳复合材料的制备方法，旨在解决现有硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料结构强度低、循环稳定性差的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种硅碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：

提供硅纳米颗粒和有机高分子材料；其中，所述有机高分子材料含有羟基；

将所述硅纳米颗粒和所述有机高分子材料混合处理，得到所述有机高分子材料包裹所述硅纳米颗粒的前驱体；

将所述前驱体进行热交联处理，得到热交联复合材料；

将所述热交联复合材料热解处理，得到所述硅碳复合材料。

本发明提供的硅碳复合材料的制备方法，首先用含有羟基的有机高分子材料包裹住硅纳米颗粒，然后通过热交联作用，使该有机高分子材料内的羟基发生交叉连接作用，这样牢牢包裹住硅纳米颗粒，最后通过热解处理碳化后，得到硅碳复合材料；这样的制备方法优化了硅碳复合材料的合成路线，降低了合成成本，而且最终制得的硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料，提高了其机械强度和循环过程中的稳定性，从而增加电池循环性能寿命。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种硅碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S01：提供硅纳米颗粒和有机高分子材料；其中，所述有机高分子材料含有羟基；

S02：将所述硅纳米颗粒和所述有机高分子材料混合处理，得到所述有机高分子材料包裹所述硅纳米颗粒的前驱体；