[发明专利]一种高容量硅碳的负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高容量硅碳的负极材料，包括以下重量份的硅料4份、碳料3份、树脂13份、沥青13份、分散溶剂17份、表面活性剂17份、固化剂3份；本发明还公开了一种高容量硅碳的负极材料的制备方法，包括以下步骤：S1，将软化点在200～280℃之间的沥青和软化点在100℃～150℃之间的树脂按1∶1的重量比加入到加热混合釜中，然后加热升温至沥青和树脂的混合物呈液体状，对加热混合釜进行恒温处理。本发明采用树脂作为包覆基层，然后在树脂的表面包覆一层硅料，制备方法简单、成本低廉、易实现工业化，且制备得到具有高比容量和循环性能的硅碳复合材料，通过沥青作用下使得包覆的结构更加稳定牢固。

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，尤其涉及一种高容量硅碳的负极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着各种3C电子产品和电动交通工具的快速发展和广泛应用，人们对电池能量密度要求的日益提高，目前电池的材料体系已经逐渐不能满足高能量密度要求。就负极材料而言，广泛商业化的石墨类负极材料的理论容量仅为372mAh/g，已经无法满足锂离子电池轻量、微型、长续航的发展要求。硅材料以其超过石墨10倍的理论比容量(4200mAh/g，Li22Si5)、来源广和成本低等优势成为目前研发的重点和热点。

目前，传统的负极材料主要是焦炭，为提高电池容量，选择比价好的负极原材料，在原有的焦炭基础上按照一定比例增加硅，在焦炭颗粒的基础上进行包附着一层硅料，可以提高电池容量，因此如何实现在焦炭颗粒外包覆着一层硅料是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提出的一种高容量硅碳的负极材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高容量硅碳的负极材料，包括以下重量份的硅料2～6份、碳料1～5份、树脂10～15份、沥青10～15份、分散溶剂15～20份、表面活性剂15～20份、固化剂1～5份。

优选地，包括以下重量份的硅料3份、碳料2份、树脂11份、沥青11份、分散溶剂16份、表面活性剂16份、固化剂2份。

优选地，包括以下重量份的硅料5份、碳料4份、树脂14份、沥青14份、分散溶剂19份、表面活性剂19份、固化剂4份。

本发明还提出一种高容量硅碳的负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，将软化点在200～280℃之间的沥青和软化点在100℃～150℃之间的树脂按1∶1的重量比加入到加热混合釜中，然后加热升温至沥青和树脂的混合物呈液体状，对加热混合釜进行恒温处理；

S2，将固化剂、碳料、分散溶剂添加到S1中的加热混合釜中，继续混合搅拌；

S3，然后将硅料和表面活性剂加入到混合釜中进行搅拌混合，获得混合溶液，将混合溶液添加到S2中的加热混合釜中继续搅拌；

S4，将S3中的混合均匀的液体通过雾化设备进行雾化冷却处理，然后对雾化冷却处理所得的粉末进行筛分，获取粉末的平均粒径介于5～40um之间；

S5，将S4中筛分所得的粉末在惰性气体的保护下，以26～30℃/min的速度升温至800～880℃，再保温1～5h，自然降温，冷却后即得到高容量硅碳负极材料。

优选地，所述碳料为焦炭。

优选地，所述分散溶剂为乙醇、异丙醇、二硫化碳、甲苯、二甲苯中的一种。

优选地，所述树脂为脲醛树脂、嘧胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂和聚甲醛丙烯酸甲酯树脂中的一种或多种。

优选地，所述固化剂为六次甲基四胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、二已基三胺、具有固化作用的热固性树脂中的一种或多种。