本發(fā)明涉及二次電池，特別是涉及一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法、負(fù)極片和電池。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的發(fā)展，鋰離子電池作為高效、環(huán)保的能源儲(chǔ)存設(shè)備，在電動(dòng)汽車、移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。硅碳負(fù)極材料因具有高能量密度和低成本的優(yōu)勢，成為研究的熱點(diǎn)。然而，硅在充放電過程中會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的膨脹，導(dǎo)致電池性能下降，甚至引發(fā)安全問題。因此，改善硅碳負(fù)極材料的膨脹問題具有重要的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法、負(fù)極片和電池，能夠降低硅碳負(fù)極材料的膨脹率，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和壽命。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種硅碳負(fù)極材料的制備方法，包括：

3、選取納米級(jí)涂覆材料，所述涂覆材料包括二氧化碳纖維、氧化鋁纖維以及氮化硅纖維中的至少一種；

4、通過化學(xué)氣相沉積法將所述涂覆材料均勻地涂覆在預(yù)配置的硅碳負(fù)極材料表面，得到具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的初步硅碳負(fù)極材料；

5、將多孔石墨烯添加到所述初步硅碳負(fù)極材料中，通過物理混合處理以及熱處理，使所述多孔石墨烯均勻地分布在所述初步硅碳負(fù)極材料的內(nèi)部和表面，得到優(yōu)化后的硅碳負(fù)極材料，其中，所述多孔石墨烯的孔徑為10nm-50nm。

6、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述通過化學(xué)氣相沉積法將所述涂覆材料均勻地涂覆在預(yù)配置的硅碳負(fù)極材料表面，得到具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的初步硅碳負(fù)極材料包括：

7、對(duì)所述預(yù)配置的硅碳負(fù)極材料進(jìn)行干燥預(yù)處理；

8、將所述涂覆材料和干燥預(yù)處理后的硅碳負(fù)極材料進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，得到具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的初步硅碳負(fù)極材料；

9、將所述初步硅碳負(fù)極材料進(jìn)行后處理。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述干燥預(yù)處理的干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間為7小時(shí)；所述化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的反應(yīng)溫度為400℃，反應(yīng)時(shí)間為2-5小時(shí)；所述后處理為：于500℃的溫度下保持3-5小時(shí)。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述將多孔石墨烯添加到所述初步硅碳負(fù)極材料中，通過物理混合處理以及熱處理，使所述多孔石墨烯均勻地分布在所述初步硅碳負(fù)極材料的內(nèi)部和表面，得到優(yōu)化后的硅碳負(fù)極材料的步驟中，所述熱處理為：在惰性氣氛中，將物理混合處理得到的混合物置于500℃-800℃的溫度下，反應(yīng)6-8小時(shí)。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相對(duì)于所述硅碳負(fù)極材料的質(zhì)量，所述涂覆材料的質(zhì)量為0.5wt％-1.0wt％，所述多孔石墨烯的質(zhì)量為10wt％-15wt％。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述涂覆材料的平均直徑為50nm-500nm。

14、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度為50nm-100nm，所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有孔隙，所述多孔石墨烯的孔徑小于所述孔隙的孔徑。

15、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種硅碳負(fù)極材料，包括：采用所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法制備得到。

16、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的再一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種負(fù)極片，含有所述的硅碳負(fù)極材料。

17、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的再一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種電池，含有所述的負(fù)極片。

18、本發(fā)明的有益效果是：一種硅碳負(fù)極材料的制備方法包括：選取納米級(jí)涂覆材料；通過化學(xué)氣相沉積法將所述涂覆材料均勻地涂覆在預(yù)配置的硅碳負(fù)極材料表面，得到具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的初步硅碳負(fù)極材料；將多孔石墨烯添加到所述初步硅碳負(fù)極材料中，通過物理混合處理以及熱處理，使所述多孔石墨烯均勻地分布在所述初步硅碳負(fù)極材料的內(nèi)部和表面，得到優(yōu)化后的硅碳負(fù)極材料，其中，所述多孔石墨烯的孔徑為10nm-50nm。硅碳負(fù)極材料中的硅材料在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生較大的體積膨脹，而涂覆材料形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以有效緩解這種膨脹，多孔石墨烯的納米孔結(jié)構(gòu)為硅材料在充放電過程中的體積膨脹提供了足夠的緩沖空間，從而有效降低了硅碳負(fù)極材料的膨脹率，保持電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述通過化學(xué)氣相沉積法將所述涂覆材料均勻地涂覆在預(yù)配置的硅碳負(fù)極材料表面，得到具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的初步硅碳負(fù)極材料包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述干燥預(yù)處理的干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間為7小時(shí)；所述化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的反應(yīng)溫度為400℃，反應(yīng)時(shí)間為2-5小時(shí)；所述后處理為：于500℃的溫度下保持3-5小時(shí)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述將多孔石墨烯添加到所述初步硅碳負(fù)極材料中，通過物理混合處理以及熱處理，使所述多孔石墨烯均勻地分布在所述初步硅碳負(fù)極材料的內(nèi)部和表面，得到優(yōu)化后的硅碳負(fù)極材料的步驟中，所述熱處理為：在惰性氣氛中，將物理混合處理得到的混合物置于500℃-800℃的溫度下，反應(yīng)6-8小時(shí)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，相對(duì)于所述硅碳負(fù)極材料的質(zhì)量，所述涂覆材料的質(zhì)量為0.5wt％-1.0wt％，所述多孔石墨烯的質(zhì)量為10wt％-15wt％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述涂覆材料的平均直徑為50nm-500nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的厚度為50nm-100nm，所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有孔隙，所述多孔石墨烯的孔徑小于所述孔隙的孔徑。

8.一種硅碳負(fù)極材料，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法制備得到。

9.一種負(fù)極片，其特征在于，含有如權(quán)利要求8任一項(xiàng)所述的硅碳負(fù)極材料。

10.一種電池，其特征在于，含有如權(quán)利要求9所述的負(fù)極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及二次電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法、負(fù)極片和電池。該制備方法包括：選取納米級(jí)涂覆材料，所述涂覆材料包括二氧化碳纖維、氧化鋁纖維以及氮化硅纖維中的至少一種；通過化學(xué)氣相沉積法將所述涂覆材料均勻地涂覆在預(yù)配置的硅碳負(fù)極材料表面，得到具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的初步硅碳負(fù)極材料；將多孔石墨烯添加到所述初步硅碳負(fù)極材料中，通過物理混合處理以及熱處理，使所述多孔石墨烯均勻地分布在所述初步硅碳負(fù)極材料的內(nèi)部和表面，得到優(yōu)化后的硅碳負(fù)極材料，其中，所述多孔石墨烯的孔徑為10nm?50nm。通過上述方式，本發(fā)明能夠有效降低了硅碳負(fù)極材料的膨脹率，保持電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：李仁坤,雷洪根,曾慶苑,項(xiàng)秉秋,姜森,張忠波,朱文博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東瑞浦蘭鈞能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17