一种负极活性材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种负极活性材料及其制备方法，所述负极活性材料包括微米硅和包覆微米硅的双层石墨烯材料；其中，第一石墨烯材料与微米硅形成第一混合相，所述第一混合相经热处理形成第二混合相后再与第二石墨烯材料形成第三混合相，所述第三混合相再经热处理形成所述负极活性材料；所述第一石墨烯材料占所述第一混合相的质量百分比为

【技术实现步骤摘要】
一种负极活性材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种负极活性材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度大
、
开路电压高
、
自放电率低
、
循环寿命长
、
安全性好等优点，广泛应用于便携式储存
、
电子设备
、
电动汽车等各个领域
。
然而，随着人们对电动汽车续航里程需求增加，锂离子电池的能量密度提升也遇到了瓶颈
。
现有的石墨体系由于其克容量的限制，因此很难进一步提升
。
而具有高理论容量的硅基负极则具有很大的发展潜力
。
随着消费者对电子设备以及汽车的要求越来越高，对锂离子电池的综合性能也提出了更高的要求
。
[0003]硅基负极具有极高的能量密度，是锂离子电池负极材料理想材料之一
。
微米硅是其中备受关注的材料之一
。
但是，硅基负极本身的低离子电导率和低电子电导率影响了锂离子的快速脱嵌性能，而且微米硅有着极大的体积膨胀，易于破碎粉化，使得其应用也收到很大限制
。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种负极活性材料及其制备方法，通过微米硅双层石墨烯渗透包覆有效的缓解材料体积膨胀，同时外层石墨烯薄层具有良好延展性能够具有更广泛的应用，包括用于固态电池中，能够有效提升首周循环效率和循环性能
。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种负极活性材料，包括微米硅和包覆微米硅的双层石墨烯材料；其中，第一石墨烯材料与微米硅形成第一混合相，所述第一混合相经热处理形成第二混合相后再与第二石墨烯材料形成第三混合相，所述第三混合相再经热处理形成所述负极活性材料；所述第一石墨烯材料占所述第一混合相的质量百分比为
10
％
‑
30
％；所述第二石墨烯材料占所述第三混合相的质量百分比为5％
‑
20
％
。
[0006]优选的，所述第一石墨烯材料的片层为2‑
10
层，第一石墨烯材料的片层大小
≤45
μ
m
；所述第二石墨烯材料的片层为1‑9层，第二石墨烯材料的片层大小
≤65
μ
m
；所述第二石墨烯材料的层数小于第一石墨烯材料的层数；所述第二石墨烯材料的片层大小大于所述第一石墨烯材料的片层大小
。
[0007]优选的，所述微米硅的
Dv50
为1μ
m≤Dv50≤5
μ
m。
[0008]第二方面，本专利技术实施例提供了一种负极活性材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0009]将微米硅和第一石墨烯材料按比例混合进行喷雾干燥，得到第一混合相；
[0010]将第一混合相在氮气氛围下
600℃
‑
1000℃
热处理得到第二混合相；
[0011]将第二混合相和第二石墨烯材料按比例混合进行喷雾干燥，得到第三混合相；
[0012]将第三混合相在氮气氛围下
600℃
‑
1000℃
热处理，然后进行分级除磁得到所述负极活性材料
。
[0013]优选的，对第一混合相进行热处理的时间为2‑
12
小时；
[0014]对第二混合相进行热处理的时间为2‑
12
小时
。
[0015]优选的，所述第一石墨烯材料占所述第一混合相的质量百分比为
10
％
‑
30
％；所述第二石墨烯材料占所述第三混合相的质量百分比为5％
‑
20
％
。
[0016]本专利技术提出了一种负极活性材料，通过微米硅双层石墨烯渗透包覆有效的缓解材料体积膨胀，同时外层石墨烯薄层具有良好延展性能够具有更广泛的应用，包括用于固态电池中，能够有效提升首周循环效率和循环性能
。
当应用于全固态电池中，利用石墨烯薄层的良好延展性改善了与固态电解质的界面问题，可有效的避免固态电解质界面
(SEI)
膜的生成，提升了电化学装置的安全性能和使用寿命
。
附图说明
[0017]下面通过附图和实施例，对本专利技术实施例的技术方案做进一步详细描述
。
[0018]图1为本专利技术实施例的负极活性材料的制备方法的流程图；
[0019]图2为本专利技术实施例1制备的负极活性材料的扫描电子显微镜图之一；
[0020]图3为本专利技术实施例1制备的负极活性材料的扫描电子显微镜图之二
。
具体实施方式
[0021]下面通过附图和具体的实施例，对本专利技术进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本专利技术，即并不意于限制本专利技术的保护范围
。
[0022]本专利技术的负极活性材料包括：微米硅和包覆微米硅的双层石墨烯材料；其中，第一石墨烯材料与微米硅形成第一混合相，第一混合相经热处理形成第二混合相后再与第二石墨烯材料形成第三混合相，第三混合相再经热处理形成负极活性材料；
[0023]第一石墨烯材料占第一混合相的质量百分比为
10
％
‑
30
％；第二石墨烯材料占第三混合相的质量百分比为5％
‑
20
％；第二石墨烯材料的层数小于第一石墨烯材料的层数，第二石墨烯材料的片层大小大于第一石墨烯材料的片层大小
。
[0024]微米硅的
Dv50
为1μ
m≤Dv50≤5
μ
m
；
[0025]以上所述微米硅的
Dv50
为1μ
m≤Dv50≤5
μ
m
；这一数据的选择是在专利技术过程中经过科学严谨的理论分析和实践检验得到的
。
当微米硅的
Dv50
过小
(
小于1μ
m)
时，其比表面积增加，材料活性增加，负极活性材料与电解液的接触增多，导致副反应增加并且消耗电解液，从而影响电化学装置的循环性能和安全性能
。
当微米硅的
Dv50
过大时
(
大于5μ
m)
，此时二次造粒后的
Dv50
过大，负极活性材料之间的接触变差，影响电化学装置的循环稳定性
。
[0026]在本申请的优选实施方案中，第一石墨烯材料的片层为2‑
10
层，第一石墨烯材料的片层大小
≤45
μ
m。
例如，片层可以是2，3，4，5，6，7，8，9，
10<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料包括微米硅和包覆微米硅的双层石墨烯材料；其中，第一石墨烯材料与微米硅形成第一混合相，所述第一混合相经热处理形成第二混合相后再与第二石墨烯材料形成第三混合相，所述第三混合相再经热处理形成所述负极活性材料；所述第一石墨烯材料占所述第一混合相的质量百分比为
10
％
‑
30
％；所述第二石墨烯材料占所述第三混合相的质量百分比为5％
‑
20
％
。2.
根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述第一石墨烯材料的片层为2‑
10
层，第一石墨烯材料的片层大小
≤45
μ
m
；所述第二石墨烯材料的片层为1‑9层，第二石墨烯材料的片层大小
≤65
μ
m
；所述第二石墨烯材料的层数小于第一石墨烯材料的层数；所述第二石墨烯材料的片层大小大于所述第一石墨烯材料的片层大小
。3.
根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述微米硅的
Dv50
为1μ

【专利技术属性】
技术研发人员：潘明军，罗飞，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：