[发明专利]一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)原料的分散：将硅颗粒分散在有机体系中，高速搅拌分散形成稳定的浆料，控制浆料的固含量为20-50％；所述有机体系为聚合物与有机溶剂的混合物；所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸丁脂、聚丙烯腈中的一种或几种；所述有机溶剂包括异丙醇、丙酮、氯仿中的一种或几种；

(2)喷涂液的预处理：在高速分散的同时，向步骤(1)中的浆料中加入有机物调节至粘度至1000cP，再加入有机盐类调节分散体系的介电常数至10，制得混合物；所述有机物为乙醇和淀粉的混合物；所述有机盐类为乙酸钠；

(3)静电喷涂：在10-50kV的高电压下，使用喷涂头将混合物喷涂至收集装置上制备出硅碳材料前驱体，控制喷涂环境的温度为25±5℃、湿度为40-60％，控制喷涂的速度为1-100μL/s、喷涂的角度为与接收面法线夹角成0-90°，控制针头与接收面距离为5-10cm；

(4)高温热解：将步骤(3)中得到的硅碳材料前驱体在惰性气体保护下进行高温热解，随炉冷却得到碳包覆的锂离子电池硅碳负极材料；

(5)对步骤(4)得到的硅碳负极材料进行裁切、热压处理；

所述步骤(4)中热解的温度为200-500℃。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中硅颗粒包括微米级硅或纳米级硅。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中高速搅拌的速度为3000rpm。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述喷涂头包括单针头或多针头。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中热解时间为2-12h，升温速度为1-10℃/min。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中热压温度为45-85℃，热压时间为5-10min，热压压力为800-1000kPa。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中将得到的硅碳负极材料与集流体压合制备成负极片。

9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述集流体表面喷涂一层导电粘结层，喷涂的厚度为10-50μm。

10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述导电粘结层为导电剂和粘结剂的混合物；所述导电剂包括零维的纳米颗粒导电剂、一维导电剂、二维导电剂中的一种或几种；所述粘结剂包括PVDF、CMC与SBR混合物、聚丙烯酸、聚丙烯腈或聚丙烯酸酯。

11.根据权利要求10所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述纳米颗粒导电剂包括SP、乙炔黑、科琴黑中的一种或几种；所述一维导电剂包括碳纳米管、碳纤维中的一种或两种；所述二维导电剂为石墨烯。

12.根据权利要求1-11任一项所述的一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法制得的锂离子电池硅碳负极材料在制备锂离子电池中的应用。