【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种复合负极材料及其制备方法、负极片和锂离子电池。
技术介绍
1、如今，硅负极材料拥有极高的理论比容量、低电压平台和来源丰富等优点已被广泛探索其作为下一代高性能锂离子电池负极材料的可能性，并开始实现硅碳体系在消费类电池与动力电池中的应用。
2、但硅在充放电过程中会产生很大的体积效应，导致电极结构的崩塌和活性材料的剥落，造成容量迅速衰减，加之硅的导电性差，严重影响了硅作为负极材料的规模应用。
3、有鉴于此，迫切需要开发一种复合负极材料，既能限制硅基材料膨胀，又具有良好导电性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种复合负极材料，能有效抑制电极膨胀反弹的同时提高电池的导电性。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种复合负极材料，包括内核以及包覆在所述内核外表面的外壳，所述内核包括硅颗粒及聚甲基丙烯磺酸锂，所述硅颗粒的表面设置有多个孔，至少部分所述聚甲基丙烯磺酸锂填充于所述孔中，所述外壳为碳包覆层。
4、优选地，所述孔的数量为3～5，所述孔的深度为硅颗粒粒径的1/8～1/10。
5、优选地，所述硅颗粒的粒径为100～200nm。
6、此外，本专利技术还提供一种复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：
7、步骤s1、将纳米二氧化硅、镁粉与分散剂置于充满惰性气体的管式炉中高温煅烧得混合物，再将混合物放入氯化氢溶液
8、步骤s2、将硅颗粒置于栅板上，进行激光打孔，得到多孔硅颗粒；
9、步骤s3、将甲基丙烯磺酸溶解在水中，再加入多孔硅颗粒在惰性气氛中搅拌分散后，继续加入氢氧化锂溶液，待反应结束后，向内加入稀盐酸至有絮状析出，经搅拌、过滤、收集得甲基丙烯磺酸锂包覆的硅颗粒；
10、步骤s4、将甲基丙烯磺酸锂包覆的硅颗粒、三乙基铝和催化剂混合均匀后反应，再加入酸化乙醇反应，过滤，干燥后得聚甲基丙烯磺酸锂；
11、步骤s5、将聚甲基丙烯磺酸锂溶解于水和乙醇溶液中，加入氨水搅拌后加入间苯二酚，待完全溶解后加入甲醛搅拌、离心干燥得到前驱体，将前驱体置于惰性气氛中高温碳化得多孔硅碳复合负极材料。
12、优选地，步骤s1中，所述煅烧以5℃·min-1的升温速度升温至500-700℃，反应时间为3-6h。
13、优选地，步骤s2中，所述激光打孔所用激光装置的激光功率为1～3w，激光时间为5～35ps。
14、优选地，步骤s2中，所述激光打孔时激光射线与所述栅板的角度为45°～180°。
15、优选地，步骤s4中，所述催化剂为无水氯化镁。
16、优选地，步骤s5中，所述高温碳化以3℃·min-1的升温速度升温至500-700℃，反应时间为2-4h。
17、此外，本专利技术还提供一种负极片，包括上述的复合负极材料。
18、此外，本专利技术还提供一种锂离子电池，包括由负极片、正极片和隔膜卷绕成的电芯、以及电解液，以及封装电芯及电解液的壳体，其中，负极片为上述负极片。
19、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在硅颗粒上打孔，使聚甲基丙烯磺酸锂填充于多孔硅中，聚甲基丙烯磺酸锂是将甲基丙烯磺酸和氢氧化锂反应然后聚合而成，甲基丙烯磺酸中的磺酸根与硅颗粒中的硅醇基之间通过氢键连接，能提高粘附力，抑制硅负极在充放电过程中的体积膨胀；同时磺酸锂链中的锂离子能提升聚合物的离子传导性能，提升阳离子浓度，从而提升导电性能。
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1.一种复合负极材料，其特征在于，包括内核以及包覆在所述内核外表面的外壳，所述内核包括硅颗粒及聚甲基丙烯磺酸锂，所述硅颗粒的表面设置有多个孔，至少部分所述聚甲基丙烯磺酸锂填充于所述孔中，所述外壳为碳包覆层。
2.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，所述孔的数量为3～5，所述孔的深度为硅颗粒粒径的1/8～1/10。
3.根据权利要求2所述的复合负极材料，其特征在于，所述硅颗粒的粒径为100～200nm。
4.一种根据权利要求1～3任一项所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述煅烧以5℃·min-1的升温速度升温至500-700℃，反应时间为3-6h。
6.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述激光打孔所用激光装置的激光功率为1～3W，激光时间为5～35ps。
7.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述激光打孔时激光射线与所述栅板的角度为45°
8.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述高温碳化以3℃·min-1的升温速度升温至500-700℃，反应时间为2-4h。
9.一种负极片，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的负极材料。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的负极片。
...【技术特征摘要】
1.一种复合负极材料，其特征在于，包括内核以及包覆在所述内核外表面的外壳，所述内核包括硅颗粒及聚甲基丙烯磺酸锂，所述硅颗粒的表面设置有多个孔，至少部分所述聚甲基丙烯磺酸锂填充于所述孔中，所述外壳为碳包覆层。
2.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，所述孔的数量为3～5，所述孔的深度为硅颗粒粒径的1/8～1/10。
3.根据权利要求2所述的复合负极材料，其特征在于，所述硅颗粒的粒径为100～200nm。
4.一种根据权利要求1～3任一项所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述煅烧以5℃·min-1的升温速度升温至...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘衍长，罗敬，高能双，黄波，高云雷，于子龙，陈杰，
申请(专利权)人：东莞锂威能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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