一种树脂硅碳负极材料及其制备方法与锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种树脂硅碳负极材料及其制备方法与锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域，制备方法包括如下步骤：将硅源

【技术实现步骤摘要】
一种树脂硅碳负极材料及其制备方法与锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种树脂硅碳负极材料及其制备方法与锂离子电池
。

技术介绍

[0002]锂离子电池已广泛应用于日常生活中的各个领域
。
负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能的好坏直接决定了锂离子电池性能的好坏
。
[0003]目前商业化的负极材料主要以石墨为主，但是其理论容量偏低；硅材料因其较高的理论容量而受到广泛关注；但是由于硅材料本身导电性差，且充放电过程中体积膨胀大，导致循环性能差，限制了硅材料在锂离子电池负极材料中的应用；为解决该问题，目前通常采用纳米硅来制备硅碳复合材料，以便于提高复合材料导电性的同时，一定程度上抑制材料在充放电过程中的体积膨胀，改善其循环性能
。
[0004]现有的硅碳负极材料，通常是直接将硅源与碳源混合烧结制得，这种制备方法得到的硅碳类复合负极材料，虽然对硅碳负极材料的膨胀有一定的改善，但是效果不明显，循环性能较差
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中硅碳负极材料循环性能较差的问题，本专利技术提供一种树脂硅碳负极材料的制备方法，该制备方法通过在对碳源进行多孔化过程中将硅源引入生成的多孔结构中，从而能够使得制备硅碳负极材料以碳骨架来对硅进行支撑，缓解膨胀，提高硅碳负极材料的循环性能，解决了现有技术中硅碳负极材料循环性能较差的问题
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种树脂硅碳负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1
：将硅源
、
发泡剂与碳源混合，并研磨均匀，得到混合物；
[0009]S2
：将所述混合物加热至
200
‑
250℃
，保温8‑
12h
，得到硬化产物；
[0010]S3
：将所述硬化产物升温至
710
‑
900℃
，保温3‑
8h
，降温至室温，得到多孔化的硅碳；
[0011]S4
：将所述多孔化的硅碳于液态树脂中浸渍1‑
5h
，得到浸渍硅碳；
[0012]S5
：将所述浸渍硅碳升温至
710
‑
900℃
，保温3‑
8h
，得到碳化树脂硅碳；
[0013]S6
：将所述碳化树脂硅碳进行粉碎，得到树脂硅碳负极材料
。
[0014]可选地，所述硅源为纳米硅
。
[0015]可选地，所述发泡剂为碳酸氢钠
。
[0016]可选地，所述碳源选自热固性树脂
、
硝化棉
、
醋酸丁酸纤维素中的至少一种
。
[0017]可选地，所述热固性树脂选自酚醛树脂
、
醇酸树脂
、
氨基树脂
、
聚酯树脂
、
环氧树脂
、
聚氨酯树脂
、
丙烯酸树脂
、
硅树脂
、
乙烯基树脂
、
氟树脂
、
聚酮树脂
、
醛树脂
、
醛酮树脂
、
石
油树脂
、
萜烯树脂
、
涤纶树脂
、
氯化树脂
、
呋喃树脂
、
达玛树脂
、
马来酸树脂中的至少一种
。
[0018]可选地，步骤
S4
中的液态树脂为液态酚醛树脂
。
[0019]可选地，步骤
S1
中所述硅源
、
所述发泡剂与所述碳源的质量比为
(5
‑
15)
：1：
90。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种树脂硅碳负极材料，通过如上所述的树脂硅碳负极材料的制备方法进行制备
。
[0021]本专利技术的再一目的在于提供一种锂离子电池，包括如上所述的树脂硅碳负极材料
。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术提供的树脂硅碳负极材料的制备方法，一方面通过发泡剂分解在碳源上形成多孔结构的同时，使得硅元素原位嵌入多孔结构中，从而通过碳骨架来对硅元素进行支撑，缓解膨胀；另一方面，结合浸渍步骤，在提高负极材料结构稳定性的同时，对发泡产生的无效孔进行有效利用，在进一步抑制膨胀，提高负极材料循环性能的同时，提高负极材料结构的稳定性，并提高其克容量，间接提高负极材料单位体积的利用率
。
具体实施方式
[0024]现在对本专利技术作进一步详细的说明
。
下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0025]为解决现有技术中硅碳负极材料循环性能差的问题，本专利技术提供一种树脂硅碳负极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0026]S1
：将硅源
、
发泡剂与碳源混合，并研磨均匀，使得硅源以及发泡剂均匀分布于碳源中，得到混合物；
[0027]S2
：将混合物加热至
200
‑
250℃
，保温8‑
12h
，得到硬化产物；
[0028]该步骤中使得混合物中的碳源硬化，同时发泡剂部分分解；随着发泡剂的分解，与其相邻的碳源会发生塌陷，产生部分孔结构，与此同时，位于孔结构附近的硅源，随着碳源的塌陷进入产生的孔结构中，因此，该步骤得到的硬化产物中，碳源上有部分孔结构，并且部分硅源进入该孔结构中；
[0029]S3
：将硬化产物升温至
710
‑
900℃
，保温3‑
8h
，降温至室温，得到多孔化的硅碳；
[0030]通过该步骤，使得发泡剂完全分解，发泡产生的气体使得碳源产生多孔结构，并且随着多孔结构的产生，位于孔结构附近的硅源进入多孔结构中，使得碳源作为硅的碳骨架来对硅源进行支撑，达到缓解膨胀的目的；
[0031]S4
：将多孔化的硅碳于液态树脂中浸渍1‑
5h
，得到浸渍硅碳；
[0032]通过于树脂中进行浸渍，一方面有助于进一步提高材料结构的稳定性，另一方面，由于通过发泡剂分解产生多孔结构过程中，会形成内径小于
1nm
的内部孔，这些内部孔因孔径太小，硅源难以嵌入，使得这些孔成为无效孔，降低了负极材料单位体积的利用率；在浸渍过程中，树脂进入这些无效孔进行填本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种树脂硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：将硅源
、
发泡剂与碳源混合，并研磨均匀，得到混合物；
S2
：将所述混合物加热至
200
‑
250℃
，保温8‑
12h
，得到硬化产物；
S3
：将所述硬化产物升温至
710
‑
900℃
，保温3‑
8h
，降温至室温，得到多孔化的硅碳；
S4
：将所述多孔化的硅碳于液态树脂中浸渍1‑
5h
，得到浸渍硅碳；
S5
：将所述浸渍硅碳升温至
710
‑
900℃
，保温3‑
8h
，得到碳化树脂硅碳；
S6
：将所述碳化树脂硅碳进行粉碎，得到树脂硅碳负极材料
。2.
如权利要求1所述的树脂硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述硅源为纳米硅
。3.
如权利要求1所述的树脂硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠
。4.
如权利要求1所述的树脂硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源选自热固性树脂
、
硝化棉
、
醋酸丁酸纤维素中的至少一种
。5.
如权利要求4所述的树脂硅碳负极材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢皎，王瑨，李响，樊伟，
申请(专利权)人：四川佰思格新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：