[发明专利]一种氧化锌包覆硅负极材料的制备工艺

说明书

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别是涉及一种氧化锌包覆硅负极材料的制备工艺，依次包括以下步骤：1)导电剂石墨烯、粘结剂、硅纳米颗粒球磨处理后加入去离子水，均匀搅拌获得浆料；2)将浆料涂布到集流体表面上后干燥；3)锌粉活化后熔融处理，获得熔融状态的锌；4)石墨烯、硅纳米颗粒涂布多孔铝箔负极材料被熔融状态的锌均匀包覆后，煅烧处理，从而获得氧化锌包覆硅负极材料；本发明提供的制备工艺简单易行，操作简便，所需成本低，制备得到的氧化锌包覆硅负极材料，可有效防止硅在充放电反应过程中出现体积膨胀收缩的问题，并抑制负极材料发生副反应，提高电极循环的稳定性以及循环效率，拥有较强的导电性能。

原案申请号：2018112446401

原案申请日：2018年10月24

原案申请人：东莞理工学院

原案申请名称：一种氧化锌包覆硅负极材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别是涉及一种氧化锌包覆硅负极材料的制备工艺。

背景技术

自从1990年，日本开发了第一个锂离子电池开始，因比容量高，工作电压高，循环寿命长，无记忆效应等优点，锂离子电池已渗入到人们生活的各个方面，通讯设备离不开它，运输设备也展现出了它的用途，尤其随着电子产品的小型化，柔性化发展，使得锂离子电池的研发备受关注。

为了提高锂离子电池能量密度，人们迫切希望找到拥有更高比容量的新材料来代替锂电池的传统材料，硅是目前人类至今为止发现的比容量(4200mAh/g)最高的锂离子电池负极材料，是一种拥有极高潜力的负极材料，既能增加电池的容量，又能相应减轻电池中负极材料的负载量，从而提高电池的能量和功率密度，不仅如此，硅在自然界分布极广，仅仅低于氧，来源极为丰富，成本低廉，但硅作为锂电池负极材料还存在着一些瓶颈，首先，硅在充放电反应中会出现体积膨胀及收缩的问题，它的膨胀高达300％，硅由于体积膨胀导致材料内部产生应力使材料结构受到破坏，从而导致材料的碎裂粉化，使电极涂层材料的致密性变差，严重的会出现脱落的情况，脱落即与集流体分离后，充放电反应难以继续进行，从而电池的循环稳定性以及电池容量深受影响。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种氧化锌包覆硅负极材料的制备工艺，本发明提供的制备工艺简单易行，操作简便，所需成本低，制备得到的氧化锌包覆硅负极材料，可有效防止硅在充放电反应过程中出现体积膨胀收缩的问题，并抑制负极材料发生副反应，提高电极循环的稳定性以及循环效率，拥有较强的导电性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:

一种氧化锌包覆硅负极材料的制备工艺,依次包括以下步骤:

1)将导电剂石墨烯、粘结剂、硅纳米颗粒按照质量比2：3：15加入到球磨机内，通入氩气惰性气体，在氩气保护下，球磨2-3h，球磨转速为300-500r/min，球磨完成后，将其加入到真空搅拌机内，并向搅拌机内注入去离子水，搅拌2-3h,搅拌速度为800-1200r/min,从而获得分散均匀的浆料；

2)将步骤1)制备得到的分散均匀的浆料涂布到集流体表面上，集流体为多孔铝箔，涂层厚度为0.2-1μm，将涂布均匀的铝箔放置于真空干燥箱内，烘干处理，烘干过程中，烘干温度为100-120℃，烘干时间为3-6h,从而获得石墨烯、硅纳米颗粒涂布多孔铝箔负极材料；

3)将锌粉放入熔炼设备内，在温度为500℃，压强为6MPa下进行活化，活化时间为5h，活化完成后，将温度升高到700-800℃，进行熔融处理，处理时间为4-7h，得到熔融状态的锌；

4)将步骤2)制备得到的石墨烯、硅纳米颗粒涂布多孔铝箔负极材料与步骤3)制备得到的熔融状态的锌混合，待石墨烯、硅纳米颗粒涂布多孔铝箔负极材料被均匀包覆后，将其放入到空气条件下煅烧处理，从而获得氧化锌包覆硅负极材料。