本發(fā)明屬于電池材料，具體是指一種鋰離子電池硅碳負極材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池因具有輸出電壓高、循環(huán)壽命長、無記憶效應等優(yōu)點被廣泛應用于便攜式器件、光伏儲能以及新能源汽車等諸多領(lǐng)域。然而，隨著人們對長續(xù)航里程應用需求的不斷提高，提升電池體系能量密度的任務迫在眉睫。而在眾多改善能量密度的措施中，提高材料的比容量是提升能量密度重要的途徑之一。

2、對于負極材料而言，硅負極因具有儲量豐富、環(huán)境友好、理論比容量高(4200mahg-1)等優(yōu)點，被認為是實現(xiàn)高能量密度電池體系的理想選擇。然而，由于si基負極在充放電循環(huán)過程中巨大的體積變化，易導致電極材料的結(jié)構(gòu)粉化，破壞電池的循環(huán)穩(wěn)定性，成為限制si基負極規(guī)?；瘧玫摹捌款i”。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池硅碳負極材料，所述硅碳負極材料外形為“三明治”結(jié)構(gòu)，利用導電性好、比表面積小的石墨替代多孔碳，通過機械模壓與濕法相結(jié)合的工藝制備而得；所述硅碳負極材料上應用有一種新型預鋰化試劑li-芳烴復合物li-otp-mthf，該新型預鋰化試劑由鄰三聯(lián)苯與過量的金屬li在2-甲基四氫呋喃溶劑中反應而得。

2、優(yōu)選地，所述新型預鋰化試劑包括如下制備步驟：

3、s1、準備制備新型預鋰化試劑所需原料，制備新型預鋰化試劑所需原料包含有鄰三聯(lián)苯、2-甲基四氫呋喃以及金屬li；

4、s2、將鄰三聯(lián)苯溶解在2-甲基四氫呋喃中制成濃度為1mol/l的多環(huán)芳烴-2-甲基四氫呋喃溶液；

5、s3、將步驟s2中的多環(huán)芳烴-2-甲基四氫呋喃溶液加入金屬li反應直至溶液變?yōu)樯钏{綠色，得到1mol/l的li-鄰三聯(lián)苯-2-甲基四氫呋喃溶液，即本發(fā)明新型預鋰化試劑li-芳烴復合物li-otp-mthf。

6、此外，本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池硅碳負極材料的制備方法，包括如下制備步驟：

7、ⅰ、準備制備硅碳負極材料所需原料，制備硅碳負極材料所需原料包含有無水乙醇、納米硅、人造石墨以及高軟化點瀝青粉；

8、ⅱ、在三口瓶中通入惰性氣體n2，并將100ml無水乙醇、5g納米硅和75g人造石墨依次混合在三口燒瓶中；

9、ⅲ、將步驟ⅱ中的三口燒瓶在超聲輔助下攪拌2h，之后加入25g高軟化點瀝青粉，在60℃下反應2h后繼續(xù)加熱直至混合物完全干燥；

10、ⅳ、將步驟ⅲ中的混合物放入成型磨具中，在15mpa壓力下進行模壓成型，得到成型固體；

11、ⅴ、將步驟ⅳ中的成型固體置于充滿n2的管式爐中，850℃下煅燒2h，最后將成型固體冷卻至室溫，粉碎、過篩，得到sinps@graphene@c硅碳復合材料；

12、ⅵ、將步驟ⅴ中的sinps@graphene@c硅碳復合材料浸泡到步驟s3中的新型預鋰化試劑中，浸泡30min后，用電解液洗滌電極表面的殘留試劑并烘干，得到本發(fā)明硅碳負極材料pre-sinps@graphene@c。

13、本發(fā)明取得的有益效果如下：

14、本發(fā)明在傳統(tǒng)制備工藝的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地引入機械模壓技術(shù)，實現(xiàn)一次顆粒復合和二次顆粒的再造，提高了復合顆粒的結(jié)合強度。通過該工藝有效提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。該方法制備成本低，工藝簡單，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

15、本發(fā)明利用導電性好、比表面積小的石墨替代多孔碳，通過機械模壓與濕法相結(jié)合的工藝制備了具有“三明治”夾心結(jié)構(gòu)的納米硅/石墨/碳復合負極材料sinps@graphene@c，形成具有雙重緩沖膨脹應力的鑲嵌結(jié)構(gòu)?！叭髦巍眾A心結(jié)構(gòu)可以促進穩(wěn)定sei膜的形成，保持電極材料的結(jié)構(gòu)完整性，提高導電性的同時并提高sinps@graphene@c硅碳復合材料的整體性能，具體表現(xiàn)為：sinps@graphene@c硅碳復合材料經(jīng)200次循環(huán)后穩(wěn)定性仍然良好，其充電比容量為692.8mah?g-1，其容量保持率為83.6％。

16、本發(fā)明采用鄰三聯(lián)苯與過量的金屬li在2-甲基四氫呋喃溶劑中反應，得到一種新型預鋰化試劑。使用該試劑將sinps@graphene@c硅碳復合材料預鋰化后得到的本發(fā)明pre-sinps@graphene@c的硅碳復合材料其ice(初始庫倫效率)相較于預鋰化前從65.7％提高到86.5％，進而實現(xiàn)sinps@graphene@c硅碳負極材料ice的改善，并能在電極表面形成均一、穩(wěn)定的sei膜，有效提高si基電池的循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池硅碳負極材料，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池硅碳負極材料，其特征在于，所述新型預鋰化試劑包括如下制備步驟：

3.一種如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋰離子電池硅碳負極材料的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種鋰離子電池硅碳負極材料及其制備方法。本發(fā)明以高導電性石墨烯為基材，通過機械模壓和濕法相結(jié)合的工藝制備了一種具有“三明治”結(jié)構(gòu)的SiNPs@graphene@C硅碳復合材料，并在該硅碳復合材料上應用一種新型預鋰化試劑Li?芳烴復合物，得到本發(fā)明硅碳負極材料Pre?SiNPs@graphene@C。所制得的硅碳負極材料Pre?SiNPs@graphene@C集多孔結(jié)構(gòu)(三明治狀)、高導電(石墨烯基材)、低膨脹(SiNPs硅納米顆粒)的性能為一體，有效提高電極材料的整體性能，有效突破了Si基負極規(guī)?；瘧玫钠款i。

技術(shù)研發(fā)人員：李嘉翌,劉鑫宇
受保護的技術(shù)使用者：湖南智電谷新能源技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21