利索能及
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专利号: 2023110544985
申请人: 浙江煌能新能源科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多孔结构的锂电池复合负极材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:(Ⅰ)将硅源、碳源、甲基纤维素和分散剂混合得到分散液,分散液与多孔石墨混合得到混合溶液,随后进行喷雾造粒,使得硅源和碳源填充至多孔石墨的孔道内,同时使得多余的碳源包覆于多孔石墨的外表面,最终形成内核颗粒;

(Ⅱ)将过渡金属氧化物、粘结剂和溶剂混合得到包覆浆料,将包覆浆料与内核颗粒混合球磨,得到中间产物;

(Ⅲ)将中间产物在保护性气氛中烧结,得到所述多孔结构的锂电池复合负极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述硅源、碳源和甲基纤维素的质量比为(0.7‑0.8):(1.6‑2.3):1;

所述硅源包括硅粉;

所述碳源包括蔗糖、葡萄糖、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚苯胺、环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂或丙烯酸树脂中的任意一种或至少两种的组合;

所述甲基纤维素包括羧甲基纤维素或羟丙甲基纤维素;

所述分散剂包括聚丙烯酰胺。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述硅源和碳源的总质量与所述多孔石墨的质量比为(0.05‑0.1):1;

所述喷雾造粒的进风温度为180‑200℃;

所述喷雾造粒的出风温度为140‑150℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述多孔石墨采用如下方法制备得到:将天然鳞片石墨、插层剂和氧化剂在低温下混合至粘稠状态,将混合液烘干后煅烧得到所述多孔石墨;

所述天然鳞片石墨、插层剂和氧化剂的质量比为(1‑5):(10‑40):1;

所述插层剂包括浓硫酸或浓盐酸;

所述氧化剂包括高锰酸钾或双氧水;

所述混合的温度为0‑10℃;

所述烘干的温度为90‑100℃;

所述煅烧的温度为430‑520℃;

所述煅烧的时间为10‑15h。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,所述过渡金属氧化物、粘结剂和溶剂的质量比为1:(0.4‑0.5):(1.1‑1.2);

所述过渡金属氧化物包括氧化锆、氧化镍、氧化铁、四氧化三铁、氧化钴或二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合;

所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈或聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合;

所述溶剂包括去离子水、N‑甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,所述球磨过程在保护性气氛中进行;

所述球磨的转速为700‑800rpm;

所述球磨的时间为10‑12h。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅲ)中,所述烧结过程包括:在保护性气氛中,将中间产物加热至第一烧结温度,并在第一烧结温度下保温一段时间;随后,继续升温至第二烧结温度,并在第二烧结温度下保温一段时间;最后,随炉冷却至室温;

所述第一烧结温度为800‑1000℃,在所述第一烧结温度下保温1‑2h;

所述升温的速率为3‑5℃/min;

所述第二烧结温度为1100‑1200℃,在所述第一烧结温度下保温2‑3h。

8.一种多孔结构的锂电池复合负极材料,其特征在于,所述多孔结构的锂电池复合负极材料采用权利要求1至7任一项所述的制备方法制备得到;

所述多孔结构的锂电池复合负极材料包括内核颗粒和包覆于所述内核颗粒表面的包覆层,所述内核颗粒包括多孔石墨以及形成于所述多孔石墨外表面的包覆碳层,所述多孔石墨的孔道内填充分散有硅碳复合材料。

9.根据权利要求8所述的锂电池复合负极材料,其特征在于,所述多孔石墨的平均粒径为5‑6μm;

所述多孔石墨的孔道平均直径为5‑15nm;

所述硅碳复合材料的填充量为所述内核颗粒总质量的2‑5wt%;

所述包覆碳层的厚度为1‑5nm;

所述包覆层的厚度为10‑50nm。

10.一种锂电池,其特征在于,所述锂电池包括壳体和位于所述壳体内的电芯,所述壳体内注入电解液;所述电芯由正极极片、隔膜和负极极片依次层叠后卷绕形成;

所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体表面的负极活性层,所述负极活性层中包括权利要求8或9所述的多孔结构的锂电池复合负极材料。