[发明专利]多孔纳米Si-SiO2-C@石墨复合锂离子电池负极粉的制备方法以及锂离子电池

说明书

本发明涉及多孔纳米Si‑SiO2‑C@石墨复合锂离子电池负极粉的制备方法以及锂离子电池，该制备方法包括以下内容：取硅源、碳源、表面活性剂、溶剂加入搅拌釜中搅拌溶解，而后加入盐酸溶液搅拌，将所得物料烘烤、加热后粉碎加入镁粉再次加热，依序采用盐酸溶液、水清洗至中性，烘干后加入石墨粉、沥青搅拌造粒，加热后过筛得多孔纳米Si‑SiO2‑C@石墨复合锂离子负极粉。该负极粉中硅基纳米粒子周围形成多层混合界面及纳米空隙，纳米孔结构给粒子的膨胀预留空间，碳及石墨材质的二次复合形成的整体粒子强度高，导电性好，颗粒不会被破坏、粉体导电性能好、锂离子的嵌入通道增多，采用该负极粉制备的锂离子电池具有循环寿命好、库伦效率高、比容量高等优异的充放电性能。

技术领域

本发明涉及锂离子，尤其是其负极材料的制备方法。

背景技术

目前，锂离子二次电池在3C电子、储能、新能源车等行业的广泛应用，给人们的日常生活带来极大的便利。锂离子二次电池以能量密度大、电压高、自放电小等优异的电化学性能，占据互联网移动终端产品和新能源车市场的大部分市场份额，如智能手机、新能源汽车等。由于3C产品应用功能越多、智能化越高，导致耗电量更大，使用时间缩短，充电次数时间间隔大为缩短；此外，新能源车对行驶路程要突破500公里的实际需求，都对锂离子二次电池能量密度和循环寿命提出了更高的要求。

随着锂离子二次电池的能量密度的提高，需要研究新型的锂离子电池负极材料，目前主要集中在硅基锂离子负极材料，硅基负极材料按最大嵌锂量计算理论容量高达4200mAh/g、电压平台≤0.5V(vs.Li/Li⁺)、硅基负极材料比石墨类负极材料具有更高的能量密度(9786mAh/cm³)，是未来锂离子电池负极材料的研究方向。但硅基负极存在嵌锂过程中体积效应显著(≥300％)、电导率低(6.7×10^-4S/cm)、固体电解质SEI膜不稳定等问题，造成硅基负极材料的实际发挥容量不高、充放电循环寿命差、首次库伦效率低等使用障碍，因此锂离子负极材料有改进需要。

发明内容

本公开解决的技术问题在于，提供一种改进的多孔纳米Si-SiO2-C@石墨复合锂离子电池负极粉的制备方法，以及采用了该负极粉的锂离子电池。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多孔纳米Si-SiO2-C@石墨复合锂离子电池负极粉的制备方法，所述方法包括以下步骤：

A，按比例取硅源、碳源、表面活性剂以及溶剂加入搅拌釜中搅拌溶解；

B，将一定量的盐酸溶液加入步骤A所形成的混合溶液中搅拌；

C，将步骤B搅拌好的物料取出进行烘烤；

D，将步骤C加热后的物料放入管式炉，通入氩气进行加热；

E，将步骤D加热后的物料粉碎至亚微米级颗粒，与定量镁粉混合后放入管式炉，再次通入氩气加热；

F，将步骤E加热后的物料用盐酸溶液清洗后再用水清洗至中性，并烘干；

G，将步骤F烘干后的物料与石墨粉、沥青按比例混合，加入反应釜中搅拌造粒；

H，将步骤G形成的物料放入管式炉，通入氩气加热后取出过筛，得锂离子电池负极粉。

如前所述的多孔纳米Si-SiO2-C@石墨复合锂离子电池负极粉的制备方法，

所述步骤B中采用0.4M的盐酸溶液，搅拌时长为2-12h；

所述步骤C中烘烤包括两程操作，第一程为60-90℃烘烤12-24h，第二程为160℃烘烤12-24h；

所述步骤D中加热温度为300-700℃，时长为3-36h；

所述步骤E中加热温度为400-700℃，时长为3-24h；