[发明专利]硅铁复合负极材料及其制备方法

说明书

本申请提供一种硅铁复合负极材料及其制备方法。上述的硅铁复合负极材料的制备方法包括以下步骤：将硅铁合金加入至溶剂中，并进行研磨混合操作，得到硅铁合金浆料；将导电剂浆料和碳源加入至硅铁合金浆料中，并进行分散搅拌操作，得到纳米混合浆料；对纳米混合浆料进行喷雾干燥操作，得到球形颗粒前驱体；将碳包覆材料加入至球形颗粒前驱体中，并进行搅拌混合操作，得到碳包覆硅铁合金；将碳包覆硅铁合金进行碳化操作，得到硅铁复合负极材料。上述的硅铁复合负极材料的制备方法能够有效提高硅铁复合负极材料的比容量和首次充放电效率。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及一种硅铁复合负极材料及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池应用越来越广泛，对比能量和成本的要求越来越高。目前商品化的主要采用石墨负极材料，经过近三十年的发展，其能量密度已接近理论值水平(理论比容量372mAh/g)，从而限制了锂离子电池能量密度的进一步提高。近年来，高容量的负极材料受到广泛关注，其中硅负极材料由于高的比容量(理论比容量达到4200mAh/g)具有良好发展前景。

但硅负极在充放电过程中由于体积膨胀大导致循环性能差，目前主要通过纳米化和碳包覆并与石墨复合后制备硅碳负极材料，并已得到产业化应用，但硅的纳米化成本高，目前硅的添加量较低。硅铁合金可降低充放电过程体积膨胀，但由于导电性较差，有效比容量较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种提高有效比容量和首次充放电效率的硅铁复合负极材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种硅铁复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

将硅铁合金加入至溶剂中，并进行研磨混合操作，得到硅铁合金浆料；

将导电剂浆料和碳源加入至所述硅铁合金浆料中，并进行分散搅拌操作，得到纳米混合浆料；

对所述纳米混合浆料进行喷雾干燥操作，得到球形颗粒前驱体；

将碳包覆材料加入至所述球形颗粒前驱体中，并进行搅拌混合操作，得到碳包覆硅铁合金；

将所述碳包覆硅铁合金进行碳化操作，得到所述硅铁复合负极材料。

在其中一个实施例中，所述硅铁合金的平均粒径小于100μm。

在其中一个实施例中，所述溶剂为无水乙醇或异丙醇。

在其中一个实施例中，所述研磨混合操作中的研磨时间为0.5小时～2小时。

在其中一个实施例中，所述导电剂浆料为导电石墨、碳纤维、石墨烯、科琴黑、气相生长碳纤维和碳纳米管中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述碳源为SBR、PVP中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述碳源的添加量为所述硅铁合金的5％～15％。

在其中一个实施例中，所述喷雾干燥操作中的进口温度为220℃～250℃，出口温度为80℃～100℃。

在其中一个实施例中，所述碳化操作中的温度为800℃～1000℃。

一种硅铁复合负极材料，所述硅铁复合负极材料由上述任一实施例所述的硅铁复合负极材料的制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：