(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103199225 A (43)申请公布日 2013.07.10 |
| | |
(21)申请号 CN201310143242.1
(22)申请日 2013.04.23
(71)申请人 上海乾视通信技术有限公司
地址 200233 上海市徐汇区桂平路391号漕河泾国际商务中心A座2602室
(72)发明人 张焰峰 姜宏洲
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司
代理人 赵青朵
(51)Int.CI
H01M4/38
H01M4/583
(54)发明名称
(57)摘要
本发明首先将有机硅化合物与还原剂混合、反应得到硅-热解材料；然后将其与石墨球磨混合，得到硅-热解碳材料；再将得到的硅-热解碳材料在酸溶液中进行刻蚀，然后与含金属离子的盐溶液混合，沉积金属及其氧化物，得到硅碳负极材料。本发明采用廉价易得的有机硅为原料，在制备的硅碳复合材料表面包覆了导电性较好的金属层和金属氧化物层，形成导电网络，提高了材料的导电性能；同时，所包覆的金属及其氧化物可以有效降低锂离子充放电过程中的体积膨胀和机械应力，使制备的复合材料具有较长的循环寿命。 | |
| |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
2018-02-09 | 授权 | 授权 |
2016-05-25 | 实质审查的生效 | 实质审查的生效 |
2013-07-10 | 公开 | 公开 |
| | |
权 利 要 求 说 明 书
1.一种硅碳负极材料的制备方法，包括：
A）将有机硅化合物与还原剂混合、反应得到硅-热解材料；
B）将步骤A）得到的硅-热解材料与石墨球磨混合，得到硅-热解碳材料；
C）将步骤B）得到的硅-热解碳材料在酸溶液中进行刻蚀，然后与含金属 离子的盐溶液混合，沉积金属及其氧化物，得到硅碳负极材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属离子选自Fe<sup>2+</sup>、 Fe<sup>3+</sup>、Sn<sup>2+</sup>和Ti<sup>4+</sup>中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂选自镍基催化 剂、硼氢化钠和氢化铝锂中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机硅化合物选自硅 烷偶联剂、硅油和硅树脂中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A）中，所述反 应的温度为600℃～900℃，所述反应的时间为2h～4h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸溶液包括硝酸、盐 酸或硫酸中的任意一种和与水。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积金属及其氧化物 后还包括：对沉积金属及其氧化物后的材料进行加热，得到硅碳负极材料； 所述加热的温度为300℃～1200℃。
8.一种硅碳负极材料，为硅碳复合材料表面包覆金属及其氧化物而成。
9.根据权利要求8所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述金属及其氧 化物中，所述金属为Fe、Sn和Ti中的任意一种或几种。
10.一种锂离子电池，其负极为权利要求1～7任意一项所述的方法制备 的硅碳负极材料或权利要求8或9所述的硅碳负极材料。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种硅碳负极材料、其制备方 法及一种锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于具有工作电压高、比能量大、自放电小和环境污染少等 优点，而广泛应用于民用和军用领域。其中负极材料对锂电池的安全性、循 环寿命和能量密度有重要影响，是锂离子电池技术进步的关键因素。
目前，锂离子电池广泛使用的负极材料为石墨材料，其具有便宜易得、 重量轻以及热膨胀系数小等优越性，但是其理论储锂容量仅为372mAh/g，随 着科技的迅猛发展，已不能满足锂离子电池作为储能电池的需求。为了提高 锂离子电池的电容量，满足新型设备对高比容量电池的需求，就需要寻求具 有更高理论储锂容量的电极材料，或者对石墨材料进行改性，使其具有更高 的理论储锂容量，由于硅具有4200mAh/g的理论容量值，因此硅碳复合负极 材料成为了研究热点。
现有技术公开了通过化学沉积法将纳米硅颗粒沉积在石墨中，制备硅碳 复合材料，然后再将锂嵌入石墨层间形成锂离子电池负极材料的技术，但是 这种技术，锂离子在嵌入过程中体积极易发生严重膨胀，导致材料在多次充 放电之后会发生粉化，电极材料会部分脱落，大大降低电池寿命；同时，硅 的导电性能也不如碳材料好，使得制备的电极材料
的导电性能受到影响。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种硅碳负极材料、其制 备方法及一种锂离子电池，制备的硅碳负极材料不仅具有良好的导电性能， 还具有较长的循环寿命。
本发明提供了一种硅碳负极材料的制备方法，包括：
A）将有机硅化合物与还原剂混合、反应得到硅-热解材料；
B）将步骤A）得到的硅-热解材料与石墨球磨混合，得到硅-热解碳材料；
C）将步骤B）得到的硅-热解碳材料在酸溶液中进行刻蚀，然后与含金属 离子的盐溶液混合，沉积金属及其氧化物，得到硅碳负极材料。
优选的，所述金属离子选自Fe<sup>2+</sup>、Fe<sup>3+</sup>、Sn<sup>2+</sup>和Ti<sup>4+</sup>中的任意一种或几种。
优选的，所述还原剂选自镍基催化剂、硼氢化钠和氢化铝锂中的任意一 种或几种。
优选的，所述有机硅化合物选自硅烷偶联剂、硅油和硅树脂中的任意一 种或几种。
优选的，所述步骤A）中，所述反应的温度为600℃～900℃，所述反应的 时间为2h～4h。
优选的，所述酸溶液包括硝酸、盐酸或硫酸中的任意一种和与水。
优选的，所述沉积金属及其氧化物的步骤后还包括：对沉积金属及其氧 化物后的材料进行加热，得到硅碳负极材料；所述加热的温度为300℃～1200 ℃。
本发明还提供了一种硅碳负极材料，为硅碳复合材料表面包覆金属及其 氧化物而成。
优选的，所述金属及其氧化物中，所述金属为Fe、Sn和Ti中的任意一种 或几种。
本发明还提供了一种锂离子电池，其负极为采用本发明提供的方法制备 的硅碳负极材料。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议