料均匀涂覆在铜箔上，真空干燥后压片，切片，干燥即制得含有本发明硅碳复合材料的锂离子电池负极电极。
[0035]本发明还包括一种锂离子电池，含有上述方法制备得到的硅碳复合材料。将所述硅碳复合材料通过现有技术制备成电极活性物质材料(锂离子电池负极电极)，再通过现有技术装配成锂离子。
[0036]本发明方法工艺简单、成本低廉，可大规模生产。制得的硅碳复合材料的碳硅占比合理，孔径合理，具有较佳的承受体积应变能力、比表面积大、锂离子脱嵌的深度小、离子扩散路径短、可逆容量高、库伦效率高、循环寿命长等优点。
【附图说明】
[0037]图1本发明中实施例1制备的的硅碳复合材料的XRD;
[0038]图2本发明中实施例2制备的的硅碳复合材料的XRD;
[0039]图3本发明中实施例1制备的硅碳负极材料首次充放电曲线；
[0040]图4本发明中实施例2制备的硅碳负极材料首次充放电曲线。
【具体实施方式】
[0041]以下实施例按上述操作方法实施:
[0042]实施例1:
[0043]1、硅碳复合材料的制备
[0044]利用行星式球磨机将硅含量为65%的硅铁合金粉碎为小颗粒，其中，球料质量比约为5:1，转速为400转/分，球磨时间4小时后得到娃铁合金粉末。称取石墨13g，娃含量为65%的硅铁合金1g以及20ml酒精，利用球磨机以450转/分的转速球磨8小时得到石墨/硅铁合金复合材料。将得到的石墨/硅铁合金复合材料置于烧杯中，加入过量的摩尔浓度为lmol/L的硫酸，在常温下利用磁力搅拌器搅拌24小时去除铁金属元素，反应产物利用去离子水清洗3次;然后将产物加入过量的含质量分数为5%的氢氟酸溶液中去除硅氧化物，常温下磁力搅拌12小时，反应产物利用去离子水及氢氟酸分别清洗3次得到多孔硅/石墨复合材料。向得到的多孔硅/石墨复合材料加入到含5g蔗糖的水溶液(蔗糖5g)，常温下在负压环境中磁力搅拌3小时以利于蔗糖溶液浸入多孔硅空隙中，然后在90°C下磁力搅拌至水溶液全部蒸干(混合物，硅/石墨/有机碳源混合材料)。将混合物置于管式炉中，在氮气环境中以5°C/min的升温速率加热到700°C，保温4小时，自然冷却到室温;再用去离子水和酒精分别洗涤3次，在真空烘箱中100 °C下干燥5小时得到硅碳复合材料。
[0045]2、硅碳复合材料负极的制备
[0046]将制备得到样品按娃碳复合材料(活性物质材料):导电剂(导电碳黑，super-p):粘结剂(聚偏氟乙烯，PVDF) = 8:1:1的质量比混合，添加一定量的N-甲基吡咯烷酮(匪P)溶剂，利用磁力搅拌混合均匀。利用涂覆机将浆料均匀涂覆在铜箔上，在真空烘箱中100°C真空干燥10小时，后经过压片，切片，干燥，称量等得到极片，待组装电池。
[0047]3、锂离子电池的制备与测试
[0048]将干燥的极片放入含高纯氩气的手套箱中组装电池，组装的扣式电池中，正极为硅碳复合材料，负极为锂片，隔膜为聚丙烯膜，电解液为含锂盐为lmol/L的六氟磷酸锂(LiPF6),溶剂为体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC):碳酸二甲酯(DMC):碳酸甲乙酯(EMC)。利用蓝电测试系统恒流对锂离子电池进行充放电测试，电压测试范围为0.01?1.5V。
[0049]实施例2
[0050]按照与实施例1相同的制备方法制备，不同的是原材料利用硅含量为75%的硅铁合金制备。
[0051 ]利用多晶X射线衍射仪对实施例制备的材料物相进行了表征。
[0052]图1与图2分别为本发明中实施例1与实施例2制备的的一种硅碳复合材料的XRD，图1与图2中除了晶体硅(29 = 28.5、47.4、56.2、69.3、76.5)与碳(29 = 26.5、42.4、44.5、54.5)的衍射峰外并无其他明显的杂质峰，说明该方法制备得到了纯度较高的硅碳复合材料。
[0053]图3与图4为本发明中实施例1与实施例2制备的一种硅碳负极材料以50mA/g的电流密度在0.0I?1.5V电压范围内测试的首次充放电曲线。从图中可以看出其首次放电比容量均能够达到970mAh/g，放电比容量及库伦效率较高，且充放电平台与典型的硅碳复合材料充放电曲线一致。
[0054]本发明提供了一种工艺简单的制备硅碳复合材料的方法，并且原材料丰富、廉价，易于规模制备，是一种理想的制备方法。作为锂离子电池负极材料表现出较优异的电化学性能。
[0055]根据上述说明书的说明，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的修改和变更，因此，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或者类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤(I):碳复合:将硅金属合金材料与石墨混合，再经过二道酸洗，制得多孔硅碳复合材料； 步骤(2):碳包覆:将步骤(I)制得的多孔硅碳复合材料与有机碳源混合，经热处理制得硅碳复合材料。2.根据权利要求1所述的娃碳复合材料的制备方法，其特征在于，娃金属合金材料中，硅的含量为20?95wt %，其他成分为选自铁、铝、铜、铬、镍、锡、锰、钙、镁、钴、钛和锗中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，先利用球磨法将硅金属合金材料磨成粉末，然后和石墨混合制得石墨/硅金属合金复合材料，其中，球磨的转速为300?1000转/分，球磨时间2?48小时;硅金属合金材料和石墨的混合质量比为0.2-5:1。4.根据权利要求3所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，第一道酸洗所采用的酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或多种，摩尔浓度为0.1?1mo 1/L。5.根据权利要求4所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，第二道酸洗所采用的酸为氢氟酸，质量百分比为I %?20%。6.根据根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的有机碳源选自葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、多巴胺盐、甲醛、酚醛树脂、二甲酚、聚丙烯腈、聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩中的一种或多种。7.根据根据权利要求6所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，多孔硅碳复合材料与有机碳源的溶液在正压或者负压氛围下混合。8.根据根据权利要求7所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的热处理中，在惰性气体氛围下进行，所述热处理温度为400?1200°C，热处理时间为I?8小时。9.采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的硅碳复合材料。10.如权利要求9所述的硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种硅碳制备方法，包括步骤(1)：碳复合：将硅金属合金材料与石墨混合，再经过二道酸洗，制得多孔硅碳复合材料；步骤(2)：碳包覆：步骤(1)制得的多孔硅碳复合材料与有机碳源混合，经热处理制得硅碳复合材料。本发明还包括采用上述制备方法制得的硅碳复合材料、及其在制备锂电池中的应用。本发明工艺简单，原材料丰富、廉价，易于规模制备，是一种理想的制备方法。作为锂离子电池负极材料表现出较优异的电化学性能。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/62, H01M4/38, H01M4/36
【公开号】CN105655555
【申请号】
【发明人】赵冲冲, 李文, 孙伟, 何文祥, 李靖, 余心亮, 施利勇
【申请人】浙江天能能源科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月13日