硅碳负极材料及其制备方法_2017100742062_说明书_专利查询_专利网

技术版图

本创造关涉锂离子电池负极布版图。,主要地关涉一种硅碳负极布及其预备办法。

上下文技术

与经外传说笔铅负极喻为,硅具有干舷的学说比音量(4200毫安/克)和更低的L。<),且硅的电压平台略高于笔铅,在充电时难引起脸析锂,安全机能更好。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。本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,具有高音量的硅布受到了广泛的关注。但硅作为锂离子电池负极布也有缺点。硅是半导体布,自身的电导率较低。在电化学圈出过程中,锂离子的嵌入和脱出会使布体积发生300%以上的收缩与收缩,产生的机械功能力会使布逐渐粉化,造成构造坍塌,终极导致电极活性物质与集流体脱离,丧失电修饰,导致电池圈出机能大大降低。此外,鉴于这种体积效应,硅在电解液中难以长稳定的固体电解质界面(SEI)膜。伴随着电极构造的破坏,在暴露出的硅脸不断长新的SEI膜,加剧了硅的腐蚀和音量衰减。

奇纳专利申请公然第CN103633295A号公然了一种硅碳复合布的预备办法。预备办法是混合硅粉和燃烧硅粉末EVE。,那时与有钱人无机碳源疏散剂的Aquarius水瓶座混合。,停止湿法球磨,得浆料;将浆料、笔铅和导电剂的复合的是更加的。,停止喷雾器干旱的,球面的颗粒;球面的颗粒与柏油混合,迟钝空气下的涂层处置,得包覆后物料,碳化处置,通行终极布。用这种办法预备的布减轻了电池圈出。,但可取消音量为650MAH/g。,宁愿,实力以内80%。。

奇纳专利申请公然第CN105789576A号公然了一种硅基负极布的预备办法。预备办法包孕:将碳布、硅布、适当金额上浆剂与导电剂混合预备浆料;将浆料喷雾器、干旱的、造粒或挤出并捏合成颗粒剂。,失掉颗粒为5~35 m的颗粒。;将颗粒在内旋转预熔炉中。,800~1100℃迟钝空气预熔,绝热2小时,预熔后通行块状物料。;连续的一段时间物料,运用气体柏油或树脂浸泡疏散的布。;浸出后的布在旋转预熔炉中预熔。,分支连续的一段时间。;在800℃~1100℃下运用脸包覆布将再次打散的颗粒停止脸包覆处置,通行了硅基负极布。。该办法经过用柏油浸渍气体来供应颗粒的清洁。,预备失掉了构造仔细且音量高的布,但屡次预熔处置,开动复杂,高能耗。

创造使满足

本此,强制处理上述的成绩。,供给构造稳定性,电化学回荡低、电导率高、良好的圈出机能的硅碳负极布,学术语简略。、能耗较低的硅碳负极布的预备办法。

一种硅碳负极布,包孕不景气的笔铅、毫微米硅与热解碳层,将毫微米晶硅涂覆在不景气的笔铅脸上。,热解碳层重叠部分梗概颗粒的外脸。,供应颗粒和SKEL的划线台笔铅脸。

在一个人工具例中,毫微米硅的中间直径为D50或以内100nm。,D99≤200nm,不景气的笔铅的中间颗粒以内1 d50或更小。;所述硅碳负极布的中间颗粒D50为10-18μm,以内d90/d10或更少。。

在一个人工具例中,毫微米硅与不景气的笔铅的大多比为10-50。:100。

一种硅碳负极布的预备办法,其独特性包孕:

第一步,毫微米硅、不景气的笔铅、在浸渍剂中混合虫胶粘合剂和疏散剂以通行更加的剥离。;

第二份食物步,悬架喷雾器干旱的。,失掉毫微米硅更加覆载在不景气的笔铅脸的粉体;

第三步,粉末预热捏合,补充暖调的逐渐消散和使变软的柏油。,持续在困境中持续下去更加。;

第四的步,将混料停止热等静压获取块;

第五步,砌块破损筛分。

在一个人工具例中,毫微米硅与不景气的笔铅的大多比为10-50:100;保释金剂与毫微米硅的大多比:1;疏散剂与毫微米硅的大多比:1,浸渍剂添加量为毫微米硅和笔铅片层大多和的10-25%;柏油与粉末的大多比为10-80。:100。

在一个人工具例中,毫微米硅的中间直径为D50或以内100nm。,D99≤200nm,不景气的笔铅的中间颗粒以内1 d50或更小。。

在一个人工具例中,喷雾器干旱的迅速前行为12000~24000 0r/min。,进气发烧150~250℃,传播发烧60-120度。。

在一个人工具例中,粉末在捏炼锅中预热。,捏合锅的发烧为160~250℃。,预热后,将使变得温和或温柔使变软的柏油捏合直至挥发性合成的为12。。

在一个人工具例中,热等静压发烧为600~1100℃。,压力30-150MPa,音延。

在一个人工具例中,所述块体碎块筛分后失掉中间颗粒D50为10-18μm;以内D90/D10的颗粒。

本创造率先采取液相混合。,毫微米硅、不景气的笔铅及保释金剂更加疏散在浸渍剂中,那时喷雾器霎时干旱的。,失掉毫微米硅更加覆载在不景气的笔铅脸的粉体;那时在搅拌锅中预热。,加融使变软柏油,捏合成型混合料,那时将复合的转变到热等静压机上。,把持发烧和压力,停止热等静压,获取块,最大的砌块破损筛分,即失掉一种具有毫微米硅疏散于不景气的笔铅长结成的梗概颗粒,毫微米硅散布在梗概颗粒的胸部和内部。,梗概颗粒被热解更加更加地包覆。、电导率高、收缩低、音量高、圈出存在期长的硅碳负极布。

经过喷雾器在困境中持续下去——热等静压技术的工具,可以毫微米硅更加的散布于不景气的笔铅和热解碳指派的结成颗粒胸部。更加制浆喷雾器干旱的,确保了毫微米硅与不景气的笔铅的更加混合;捏合处置,将柏油组份更加的包覆在毫微米硅和不景气的笔铅所指派的喷雾器二次造粒所得颗粒脸、供应粒子和胸部的清洁。;那时经过热等静压预处置停止均质性力和热处置。,增大了颗粒间的接合内涵。,碳对硅的激化热解、不景气的笔铅的保释金功能和包覆的更加性。鉴于硅更加散布于结成颗粒胸部,笔铅、热碳完全的严密修饰,采取该学术语失掉的硅碳负极布,表示为构造稳定性。,电化学回荡低、电导率高、良好的圈出机能。

附图阐明

图1为本创造一工具例的硅碳负极布的构造示意图。

图2为本创造一工具例的硅碳负极布的扫描电子显微镜图。

图3为本创造一工具例的硅碳负极布的X-射线衍射图。

图4为本创造一工具例的硅碳负极布的概要的充放电词的拼法。

详细工具方法

本创造供给的硅碳负极布的预备办法,包孕以下开动:

率先,毫微米硅、不景气的笔铅、在浸渍剂中混合虫胶粘合剂和疏散剂以通行更加的剥离。。

毫微米硅的中间直径为D50或以内100nm。,D99≤200nm。在有些人工具例中,毫微米硅的中间直径为D50 50-100nm。,60-80nm的最佳化。

不景气的笔铅可为自然笔铅或许人工笔铅。不景气的笔铅的中间颗粒1≤D50≤6μm。不景气的体现是指具有长轴和短轴的颗粒。,就是说,它的体现责任一个人梦想的球体。。比如,这种颗粒可以有钱人片岩的颗粒。、无论如何部分的细颗粒颗粒。。

该保释金剂可获得的于松香改性醇酸聚脂树脂。、胶木、尿素树脂与多线性的醇的一种或无论如何两种结成。

疏散剂可以是多线性的γ-丁内酰胺。、三聚磷酸钠、十六烃基三甲基的溴化铵、聚苯乙烯轮胎沟槽、脂肪族酸碳蜡酯、聚丙烯酸、硫酸盐异辛醇钠的一种或无论如何两种结成。

浸渍剂可以是水。、伯醇、含酒精的饮料、丙醇、二甲醇、二甲苯、丙酮、醋酸乙酯的一种或无论如何两种结成。。

毫微米硅与不景气的笔铅的大多比为10-50:100;保释金剂与毫微米硅的大多比:1;疏散剂与毫微米硅的大多比:1,浸渍剂添加量为毫微米硅和笔铅片层大多和的10-25%。

那时悬架喷雾器干旱的。,失掉毫微米硅更加覆载在不景气的笔铅脸的粉体。

喷雾器干旱的包孕压力和离心式。,优先权离心式,Atomizer迅速前行12000~24000 0R/min,进气发烧150~250℃,传播发烧60-120度。。

看见,粉末预热捏合,补充暖调的逐渐消散和使变软的柏油。,持续在困境中持续下去更加。。

时髦的,粉末可以在捏合锅中预热。。捏合锅的发烧为160~250℃。,预热后,将使变得温和或温柔使变软的柏油捏合直至挥发性合成的为12。。

包孕煤系低温柏油的柏油、煤系切中要害文丽青、煤系低温柏油、石油基低温柏油、石油部文丽青、石油低温柏油。柏油使变软点为30~150度。。

柏油与粉末的大多比为10-80。:100。

在复合的中,柏油包覆在毫微米硅和不景气的笔铅所指派的喷雾器二次造粒长的颗粒脸、供应粒子和粒子胸部的清洁。。

以后的将混料停止热等静压获取块。热等静压可在热等静压机上停止。,把持发烧600~1100℃,压力30-150MPa,音延。最适发烧为900-1100℃。,压力60-110MPa,音延2-4h。时髦的,柏油转变为热解碳层,重叠部分脸O。。

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