[发明专利]静电纺丝制备硅碳极耳材料的工艺

说明书

本发明提供一种静电纺丝制备硅碳极耳材料的工艺，涉及锂离子电池技术领域。包括以下步骤：制备聚酰亚胺溶液；制备纳米硅、氧化亚硅和锂元复合粉末；将所述聚酰亚胺溶液与所述复合粉末超声分散，形成悬浮液，通过静电纺丝机制备成一体化纤维膜；所述一体化纤维膜进行热处理后制备得到硅碳极耳材料。本发明采用聚酰亚胺替代传统铜箔作为极耳材料，改善了铜界面与负极材料界面相容性；由于不添加高分子粘贴剂，负极活性物与聚酰亚胺直接接触，有效提高了电子传输速度与电子循环稳定性。从制备极耳的材料的根源处解决了现有的极耳存在导电性能差的技术问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种静电纺丝制备硅 碳极耳材料的工艺。

背景技术

随着信息时代的巨大进步和快速发展，多功能便携式电子设备、 电动汽车、飞行器、人造助力等设备对储能材料提出了更高的要求。 因此，研发高比容量、高倍率、高安全性等新型锂电池电极材料已经 迫在眉睫。

极耳，是锂离子聚合物电池产品的一种原材料。电池是分正负极 的，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池 正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。

现有的极耳在制备过程中，负极材料与铜箔结合需加入高分子粘 结剂，由于粘结剂为非导电高分子，阻碍了电子导电通道，降低了传 输速度，导致极耳的导电性能差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种静电纺丝制备硅碳极耳 材料的工艺，解决了现有的极耳存在导电性能差的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种静电纺丝制备硅碳极耳材料的工艺，包括以下步骤：

制备聚酰亚胺溶液；

制备纳米硅、氧化亚硅和锂元化合物复合粉末；

将所述聚酰亚胺溶液与所述复合粉末超声分散，形成悬浮液，通 过静电纺丝机制备成一体化纤维膜；

所述一体化纤维膜进行热处理后制备得到硅碳极耳材料。

优选的，制备聚酰亚胺溶液包括以下步骤：

S1-1:将酮酐和甲醇钠溶剂于DMF与DMAc混合液中；

S1-2:在所述步骤S1-1的极性溶剂中缓慢滴加TDI和MDr溶解， 缩聚反应得到粘稠的PI溶液；

S1-3:将制备得到的PI聚合物溶液，沉淀在丙酮溶剂中，过滤提 纯；

S1-4:所述步骤S1-3:过滤得到的粉末溶解于DMF与DMAc混合 液中，掺加适度溶液制成粘度为50～600Pa.s、浓度为2wt％～20wt％的 纺丝原液；其中所述适度溶液为丙酮、酒精、PAN中的一种或多种。

优选的，制备纳米硅、氧化亚硅和锂元化合物复合粉末包括以下 步骤：

S2-1:高纯硅与氧化亚硅混合；

S2-2:将所述步骤S2-1得到的混合物，通过高能球磨、电弧法、 等离子喷射法中的一种或多种方法制备纳米硅、氧化亚硅和锂元化合 物的复合粉末；

S2-3:复合粉末分散收集。

优选的，所述热处理的条件为：所述一体化纤维膜在氮气或氩气保 护下碳化热处理。

优选的，所述步骤S1-1中，在氮气保护下进行，且DMF与DMAc 体积比为1～50:1～50。

优选的，所述步骤S2-1高纯硅与氧化亚硅质量比为5～1:1～20。