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负极材料及其制备方法与流程

1070   编辑:中冶有色网   来源:深圳市金润能源材料有限公司;  
2023-09-13 14:32:53
本发明涉及锂离子电池负极材料领域,特别是涉及一种负极材料及其制备方法。背景技术:与传统石墨负极相比,硅具有超高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(<0.5V),且硅的电压平台略高于石墨,在充电时难引起表面析锂,安全性能更好。硅成为锂离子电池碳基负极升级换代的富有潜力的选择之一。基于当前便携式电子消费产品及纯电动车对于高能量密度电池的需求,具有高容量的硅材料受到了广泛的关注。但硅作为锂离子电池负极材料也有缺点。硅是半导体材料,自身的电导率较低。在电化学循环过程中,锂离子的嵌入和脱出会使材料体积发生300%以上的膨胀与收缩,产生的机械作用力会使材料逐渐粉化,造成结构坍塌,最终导致电极活性物质与集流体脱离,丧失电接触,导致电池循环性能大大降低。此外,由于这种体积效应,硅在电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。伴随着电极结构的破坏,在暴露出的硅表面不断形成新的SEI膜,加剧了硅的腐蚀和容量衰减。中国专利申请公开第CN103633295A号公开了一种硅碳复合材料的制备方法。该制备方法为将硅粉和氧化亚硅粉混合均匀后,再与含有有机碳源分散剂的溶液混合,进行湿法球磨,得浆料;将浆料、石墨和导电剂混合均匀,进行喷雾干燥,得类球状颗粒;再将类球状颗粒与沥青混合,在惰性气氛下进行包覆处理,得包覆后物料,再进行炭化处理,得到最终材料。该方法制备的材料虽然改善了电池循环性,但可逆容量在650mAh/g,首次效率却不足80%。中国专利申请公开第CN105789576A号公开了一种硅基负极材料的制备方法。所述制备方法包括:将碳材料、硅材料、适量的粘接剂和导电剂混合制备浆料;对所述浆料进行喷雾干燥造粒或挤压混捏造粒,得到粒度大小为5μm~35μm的颗粒;将所述颗粒置于回转烧结炉内,在800℃~1100℃惰性气氛下进行烧结,保温两小时得到烧结后的块状材料;将块状材料打散,使用液体沥青或树脂对所述打散的材料进行浸泽;再将浸泽后的材料置于回转烧结炉内进行烧结,并将得到的材料再次打散;在800℃~1100℃下使用表面包覆材料将再次打散的颗粒进行表面包覆处理,即得到硅基负极材料。该方法通过沥青或者树脂等液相浸泽的方式将颗粒中的缝隙填补,制备得到了结构致密且容量高的材料,但多次烧结处理,工序复杂,能耗较高。技术实现要素:基于此,有必要针对上述问题,提供一种结构稳定,电化学反弹
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