/c复合负极材料及其制备方法和应用_2

文档序号:9890132阅读:来源:国知局
其为核壳结构。其壳层为 碳层1,其核是由若干娃碳复合材料颗粒2形成,也即是在若干娃碳复合材料颗粒2形成的核 表面包覆有碳层1。
[00%]具体地,上述碳层1包覆于若干娃碳复合材料颗粒2形成的核体表面,从而使得核 体颗粒进行粘合,从而使得若干娃碳复合材料颗粒2之间互相接触,从而提高本发明实施例 SiOx/C复合负极材料的导电性能。在一实施例中,该壳层即碳层1的厚度为lOnm~扣m。在另 一实施例中,该碳层1是由有机高分子经过热裂解形成。在具体实施例中,该有机高分子可 W但不仅仅为渐青、高分子材料或聚合物中的至少一种。
[0029] 上述核是由若干娃碳复合材料颗粒2形成,运样,在每对或一部分相邻的娃碳复合 材料颗粒2之间存在自由空间。该自由空间的存在,为本发明实施例SiOx/C复合负极材料在 循环时材料的膨胀提供了缓冲空间,从而使得本发明实施例SiOx/C复合负极材料能够有效 克服嵌裡/脱裡过程中体积膨胀/收缩较大导致材料易粉化的现象。
[0030] 在一实施例中,所述娃碳复合材料颗粒2包括SiOx颗粒21和包覆于所述SiOx颗粒21 表面的非晶态导电碳层22。运样,在上述碳层1使得娃碳复合材料颗粒2粘合的基础上,运样 表面的非晶态导电碳层22既能使SiOx颗粒与颗粒之间形成良好的导电网络结构,提高导电 性能,又能隔绝在裡电池应用时与电解液的直接接触,保证良好的循环性能。
[0031] 在具体实施例中,所述SiOx颗粒的中值粒径为100~500nm。在另一具体实施例中, 所述非晶态导电碳层2的厚度为1~500nm。在又一实施例中,所述娃碳复合材料颗粒2的中 值粒径为lOOnm~1皿。
[0032] 在上述各实施例的基础上,在具体实施例中,SiOx/C复合负极材料的中值粒径为1 ~30皿。
[0033] 在一优选实施例中,所述SiOx颗粒的中值粒径为100~500nm的同时,所述SiOx/C复 合负极材料的中值粒径为1~30μπι,所述壳层的厚度为lOnm~如m。
[0034] 或在另一优选实施例中,所述SiOx颗粒的中值粒径为100~500nm和所述非晶态导 电碳层的厚度为1~500nm的同时,所述SiOx/C复合负极材料的中值粒径为1~30μπι,所述壳 层的厚度为lOnm~如m。
[0035] 通过优化SiOx颗粒和娃碳复合材料颗粒2的粒径范围W及非晶态导电碳层2厚度 范围,实现进一步优化本发明SiOx/C复合负极材料电化学性能,提高其容量、循环性能和稳 定性能。
[0036] 因此,本发明实施例SiOx/C复合负极材料通过在所含的Si化颗粒表面设置非晶态 导电碳的包覆层,并W非晶态导电碳层包覆后的SiOx颗粒作为核体,并在所述核体表面再 次包覆碳层,有效提高了本发明实施例SiOx/C复合负极材料良好的导电性能,为材料循环 发生膨胀提供了缓冲空间,使其结构稳固,容量稳定,首次库仑效率和循环性能上有很大的 提高,有效克服嵌裡/脱裡过程中体积膨胀/收缩较大导致材料易粉化的现象。
[0037] 另一方面,本发明实施例还提供了上文所述的本发明实施例SiOx/C复合负极材料 的制备方法。在一实施例中,结合附图1,本发明实施例高磁导率吸波片的制备方法包括如 下步骤:
[0038] 步骤SOI:在SiOx颗粒21表面进行沉积非晶态导电碳层22,形成非晶态导电碳层包 覆SiOx颗粒的娃碳复合材料颗粒2;
[0039] 步骤S02:将所述娃碳复合材料颗粒2分散在有机溶剂中,向其中加入溶解有渐青、 高分子材料或聚合物中的一种或至少两种混合物的有机溶剂,进行混料处理后进行喷雾干 燥处理,得到混合粉体;
[0040] 步骤S03:在惰性气体的氛围下,对所述混合粉体进行炭化处理,冷却。
[0041] 具体地,上述步骤SOI中,作为本发明一实施例,沉积非晶态导电碳层22的方法如 下:
[0042] 将所述SiOx颗粒21置于通有有机碳源气体、氨气和惰性气体环境中,W0.5~20 °C/min的升溫速率升至500~1000°C,加热0.1~10小时,在所述Si化颗粒表面沉积非晶态 导电碳层22,形成非晶态导电碳层包覆Si化颗粒的娃碳复合材料颗粒2。
[0043] 在优选实施例中,所述有机碳源气体、氨气和惰性气体的体积比为(0.5-5) : 1: (10-20)。在一具体实施例中,所述有机碳源气体为控类,优选为甲烧、乙締、乙烘、苯、甲苯 中的一种或至少两种的混合物。在另一具体实施例中,所述保护性气体为氮气、氮气、氛气 和氣气中的一种或至少两种的组合物。在又一具体实施例中,所述惰性气体为氮气、氮气、 氛气和氣气中的一种或至少两种的组合物。通过对沉积非晶态导电碳层22的条件控制,使 得沉积形成的非晶态导电碳层22能够完全且均匀包覆SiOx颗粒21,另外,通过控制沉积时 间来间接控制非晶态导电碳层22的厚度。运样使得非晶态导电碳层22的存在娃碳复合材料 颗粒2之间形成导电网络结构,又能隔绝在裡电池应用时与电解液的直接接触,提高其导电 性能和循环性能。
[0044] 在另一实施例中,该步骤SOI中的SiOx颗粒21的粒径控制为纳米级,在具体实施例 中,SiOx颗粒21的中值粒径为100~500nm。在一实施例中,其是选用按照如下方法进行改性 优化处理后的SiOx颗粒:
[0045] 在惰性气体和10~200Pa的低压下将金属娃粉末和二氧化娃粉末混合物加热至 1000-1500°C,优选1200-1400°CW生成SiOx气体,经沉积处理和粉碎处理,得到纳米SiOx颗 粒21。
[0046] 采用金属娃颗粒和Si化粉末在低压高溫下制备SiOx颗粒21,使得细小的Si微晶均 匀分散于SiOx中,并通过反应时间的长短W及溫度的不同来控制生成材料SiOx颗粒21中娃 微晶颗粒和无定形Si化的分布,从而提高本发明实施例SiOx/C复合负极材料的电化学性能 如提高容量。在一实施例中,所述金属娃粉末与二氧化娃的混合物的热反应时间为4~ 16h,优选6~12h。
[0047] 另外,在研发过程中发现,SiOx作为裡离子电池负极材料时,随着SiOx中X值的增 大,其电池比容量会降低,循环性能会提高。因此,在一实施例中,在一实施例中,将改性处 理过程中的所述金属娃粉末与二氧化娃粉末两者用量比例控制为:1/3含金属娃粉末/二氧 化娃粉末含3的摩尔比进行混合。因此,间接将上述SiOx颗粒21中的X值限定为0.5 < X < 1.5。通过调节xW实现提高生成的SiOx材料的循环性能,并保持其与电池比容量平衡。
[004引在具体实施例中,所述金属娃粉的粒径在lOOnm~100μπι,优选1~50μπι。在另一具 体实施例中,所述二氧化娃的粒径在5nm~10皿,优选50nm~如m。
[0049] 在又一具体实施例中,所述金属娃粉的粒径在lOOnm~10化m,优选1~50皿的同 时,所述二氧化娃的粒径在5nm~10皿,优选50nm~5皿,此时,纳米SiOx颗粒的中值粒径为 100~500nm。
[0050] 沉积后形成的SiOx材料为块状,因此,需要对其进行粉碎处理,在一实施例中,该 粉碎处理可W采用研磨或球磨处理或采用两者结合方式处理。在具体实施例中,所述粉碎 采用的设备可W但不仅仅为行星式球磨机、机械粉碎机或气流粉碎机;研磨采用的设备可 W但不仅仅为行星式球磨机、高能球磨机、震动球磨机、砂磨机或气流粉碎机。
[0051] 上述步骤S02中,有机溶剂仅仅用于分散娃碳复合材料颗粒2的溶剂载体,因此,其 可W选用常规的有机溶剂,优选的选用能够有利于渐青、高分子材料或聚合物溶解的有机 溶剂,因此,在具体实施例中,该有机溶剂选用乙醇、丙醇、异丙醇或四氨巧喃中的一种或几 种。该类有机溶剂不仅能够有效在后续的喷雾干燥处理中挥发,而且能有效溶解渐青、高分 子材料或聚合物等物质。
[0052] 在一实施例中,上述渐青、高分子材料或聚合物中的一种或至少两种混合物的添 加量是SiOx颗粒21质量的3~20%。在一具体实施例中,所述高分子材料选用酪醒树脂、环 氧树脂、慷醒树脂中的至少一种。在另一具体实施例中,所述聚合物选用聚乙締醇、聚乙二 醇、聚丙締腊、聚氯乙締中的至少一种。通过对该类的渐青、高分子材料或聚合物的添加量 和种类的选用能够在后续的碳化过程被碳化而形成裂解碳层1。
[0053] 在一实施例中,控制所述喷雾干燥处理的浆料的固含量为lOwt%~30wt%;W提 高后续裂解碳层
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1