[发明专利]一种氧化石墨烯硅碳复合负极材料制备方法

说明书

本发明涉及负极材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种氧化石墨烯硅碳复合负极材料制备方法，循环性能和倍率性能良好，能满足锂离子储能和动力电池的使用要求，以及工艺简单、安全可靠、生产成本低、产率高、适用性广、性能稳定。本发明制备的负极材料主要成分为氧化石墨烯粉、单晶硅粉、导电炭黑、特种石墨粉等粉末材料组成，首先通过酸洗、水洗、包覆等工序，再经过最高高温炭化提纯处理，以增强硅碳复合负极材料的电导性、导热性和自润滑性等特性。本发明提供的制备方法工艺简便，所制备的硅碳复合负极材料性能稳定，粒度D₅₀为0.05‑0.3μm，灰分≤0.10%，首次放电容量达360mAh/g以上，首次效率大于95%，压实比达1.7g/cm³，循环寿命500次容量保持在88%以上。

技术领域

本发明涉及负极材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种氧化石墨烯硅碳复合负极材料制备方法。

背景技术

随着科技的发展，常规石墨负极材料所能提供的比容量已经不能满足动力电源、电子产品等的需求，而且商用石墨材料是以非可再生的天然鳞片石墨为主要原材料制备而成，必然面临石墨资源枯竭的问题，所以急需具有高比容量的负极材料的出现。

负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。

负极材料中，硅、锗、锡等材料也具有较高的理论储锂容量。其中硅材料具有极高的首次嵌锂比容量，理论计算数值高达4200mAh/g，在室温下仍可达3500mAh/g，这能很好地满足电子产品等对离子电池的要求。但是在合金化-去合金化过程中，硅材料发生剧烈的体积变化，导致硅负极材料结构的破坏，以及电接触的失败，从而降低其循环寿命和比容量。

一般来说，选择一种好的负极材料应遵循以下原则：比能量高;相对锂电极的电极电位低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(10m²/g)，真密度高(2.0g/cm³);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富，价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。目前，已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料，以及其他的一些金属间化合物等。

面对消费电子设备快速更新换代，以及电动汽车对延长续航里程的要求，迫切需要大幅度提升电池的能量密度，因此亟需开发新的高性能电池。开发高能量密度、高功率密度和长使用寿命的锂离子电池对发展便携式电子设备及电动汽车具有重要应用意义，而将炭材料与硅材料材料有机的结合起来，取长补短。既缓解了硅的膨胀-收缩效应，又提高材料整体的导电性，从而提高电极材料的循环寿命和高比容量，满足作为锂离子电池负极材料的内在要求，有望超越石墨负极材料的性能，成为新一代锂离子电池负极材料，但是现有的硅基等其它新型锂离子电池负极材料，多数采用苛刻的、高难度的纳米技术制备，产量较低，尚未实现商业化生产。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种循环性能和倍率性能良好，能满足锂离子储能和动力电池的使用要求，以及工艺简单、安全可靠、生产成本低、产率高、适用性广、性能稳定的氧化石墨烯硅碳复合负极材料制备方法

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种氧化石墨烯硅碳复合负极材料制备方法，包括以下步骤：

S1、碾磨：将上述粉料分别利用球磨机进行碾磨，碾磨时间为15-30h，速度为400-800r/min，并在50～100℃下干燥，其粒径过筛进行筛分；

S2、混粉：将粉料按上述比例进行均匀混合的过程，混合通常采用湿混机械法，即粉料在混料机中以液体为介质进行混合；液态介质为乙醇；