一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法与流程

本发明涉及锂电池，具体为一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法。

背景技术：

1、硅-碳复合材料以其优异循环性能和高容量特性，成为目前锂离子电池负极材料领域研究的热点，有望代替石墨成为新一代锂离子电池负极材料，硅-碳复合方法和碳材料的选取对复合材料的形貌和电化学性能具有重要的影响，目前，硅/碳复合负极材料制备方法主要有：化学气相沉积法、溶胶凝胶法、高温热解法、机械球磨法和水热合成法，但常见的要制备方法为溶胶凝胶法和机械球磨法。

2、其中机械球磨法是以硅粉、石墨与石油沥青粉体为原料，混合后球磨，然后在氩气气氛下在1000 ℃下进行热处理制备硅/碳复合材料，该方法优点是：工艺简单、成本低、效率高，适合工业生产等优势；制备的复合材料粉体颗粒粒度小、各组分分布均匀，但在机械球磨下微型颗粒在离开研磨下，会产生的湍流场，外部环境复原，使多个颗粒重新形成聚团，从而易出现团聚现象，从而影响锂电池的质量和性能的问题。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，解决了机械球磨法制成碳硅复合材料容易出现团聚现象，从而影响锂电池的质量和性能的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，包括如下步骤；

5、步骤1、首先准备硅粉、石墨、石油沥青粉体、乙醇和分散剂；

6、步骤2、然后再准备需要制备的仪器包括搅拌磨、真空干燥机和n2气氛炉；

7、步骤3、再将硅粉、石墨和石油沥青粉体放入到乙醇中进行混合，然后将混合后的原料放入到搅拌磨进行恒温研磨，得到混合醇液；

8、步骤4、在搅拌磨恒温研磨的过程中以一次或多次任意一种方式加入分散剂继续进行研磨，并使料液不超过50c，然后每研磨2h取样一次，测定粒度分布，至研磨满28h时停止研磨，从而得到分散悬浊液；

9、步骤5、将得到的分散悬浊液放入到真空干燥机进行烘干，得到碳硅复合预制体；

10、步骤6、最后再将烘干后的碳硅复合预制体放入到n2气氛炉进行热处理，得到碳硅复合材料。

11、优选的，所述步骤3中搅拌磨中的恒温为30-50℃。

12、优选的，所述步骤5中真空干燥机的温度为55-65℃。

13、优选的，所述步骤1中分散剂为无机电解质、表面活性剂或高分子分散剂其中任意一种。

14、优选的，所述步骤3中搅拌磨的转速为500-800r/min。

15、优选的，所述步骤4中测定粒度为0.2-0.5g。

16、优选的，所述步骤6中n2气氛炉以5℃/min的升温速率到达1000℃，保持3h，最后冷却至室温。

17、（三）有益效果

18、本发明提供了一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

19、该用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，通过在搅拌磨恒温研磨的过程中加入分散剂继续进行研磨，然后搅拌磨中的研磨方式通过强烈的机械搅拌方式引起液流强湍流运动产生冲击、剪切力及拉伸等机械力而使颗粒团聚碎解悬浮，并通过加入适量的分散剂来实现的，分散剂的加入强化了颗粒间的相互排斥作用，使机械搅拌研磨后的颗粒在分散剂的作用下使颗粒不再相互接触从而形成团聚，使其颗粒相互分散，因此避免出现团聚现象，从而影响锂电池的质量和性能的问题。

技术特征：

1.一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中搅拌磨中的恒温为30-50℃。

3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5中真空干燥机的温度为55-65℃。

4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中分散剂为无机电解质、表面活性剂或高分子分散剂其中任意一种。

5.根据权利要求2所述的一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中搅拌磨的转速为500-800r/min。

6.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4中测定粒度为0.2-0.5g。

7.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤6中n2气氛炉以5℃/min的升温速率到达1000℃，保持3h，最后冷却至室温。

技术总结
本发明公开了一种用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，包括步骤3、将硅粉、石墨和石油沥青粉体放入到乙醇中进行混合，并通过搅拌磨进行研磨，步骤4、并通过一次或多次任意一种方式加入分散剂继续进行研磨，然后每研磨2h取样一次，测定粒度分布，至研磨满28h时停止研磨，从而得到分散悬浊液，步骤5、将得到的分散悬浊液放入到真空干燥机进行烘干，得到碳硅复合预制体，步骤6、最后再将烘干后的碳硅复合预制体放入到N2气氛炉进行热处理，得到碳硅复合材料，本发明涉及锂电池技术领域。该用于锂电池的高性能碳硅复合材料的制备方法，解决机械球磨法制成碳硅复合材料容易出现团聚现象，从而影响锂电池的质量和性能的问题。

技术研发人员：王辉,王洋,乔艳红,王怀悦,丁克强,王博,李荐
受保护的技术使用者：河北零点新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12