【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硅碳复合负极材料，该硅碳复合负极材料的制备方法，以及采用该硅碳复合负极材料制备硅碳复合负极浆料的方法。
技术介绍
1、近年来，硅由于具有成本低、环保、高比容量(4200mah·g-1)、电压平台略高于石墨、充电时不会在表面造成锂金属沉积等优点，被视为一种有望取代石墨新一代负极材料。然而，硅材料的体积会在嵌锂时剧烈膨胀(～300％)，脱锂时剧烈收缩，这种反复的剧烈的体积变化(称为体积效应)会引起硅材料开裂和粉化而造成结构坍塌，导致活性物与集流体剥离失去电接触，使电池循环稳定性降低。此外，由于这种体积效应，硅很难在电解质中形成稳定的固态电解质界面膜(sei)。而随着结构的破坏，新的硅外露在表面不断形成sei膜，这将加剧硅的腐蚀，从而造成电池的容量衰减。
2、为缓解上述问题，改善硅材料的电化学性能，现有技术通常将硅材料进行氧化后形成氧化硅壳。然而，硅的电导率为103ω·m，而氧化后的材料(siox)电导率更低，严重影响了电荷传递。再者，以siox来抑制膨胀，会因为电化学副反应增加锂离子的消耗，导致长循环效果受影响。
技术实现思路
1、有鉴于此，确有必要提供一种硅碳复合负极材料及其制备方法，可以解决上述技术问题。
2、一种硅碳复合负极材料，其包括多个硅碳复合负极材料颗粒，每个硅碳复合负极材料颗粒包括一硅纳米颗粒、一第一碳包覆层、一第二碳包覆层及一弹性包覆层，所述硅纳米颗粒为核，所述第一碳包覆层包覆在硅纳米颗粒表面，所述第二碳包覆层包覆所述第一碳包覆
3、所述硅碳复合负极材料完全不含氧化硅或几乎不含氧化硅。
4、所述有机化合物包括聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚丙烯酸(paa)和十二烷基苯磺酸钠(sdbs)中的一种或者几种。
5、所述有机化合物中含有羧酸官能基(cooh)、酰胺官能基(conh2)或酯类官能基(coor)。
6、一种硅碳复合负极材料的制备方法，其包括以下步骤：
7、s1：在保护环境下，将硅料进行纳米化，得到纳米硅，所述保护环境由通入惰性气氛或加入溶剂获得；
8、s2：在所述保护环境下，将适量的掺杂元素原材料加入纳米硅中，然后加入一高分子聚合物，将纳米硅、掺杂元素原材料和高分子聚合物充分搅拌混合，得到掺杂后的纳米硅材料；
9、s3：在高分子聚合物伴随下，继续搅拌，并在搅拌的过程中依次加入第一碳源、第二碳源以及第三碳源，进行均质化自组装，得到层状硅碳复合材料；以及
10、s4：在保护性环境下，将层状硅碳复合材料进行造粒，同时加入一分子化合物溶液，得到硅碳复合负极材料。
11、一种硅碳复合负极浆料的制备方法，其包括以下步骤：
12、m1：提供上述硅碳复合负极材料，将所述硅碳复合负极材料进行烧结；
13、m2：将烧结后的材料加入至含一分子化合物溶液中，得到一混合物；以及
14、m3：将sei修饰剂、磷酸酯类的阻燃剂和导电碳加入至上述混合物中，混合均匀，得到硅碳复合负极浆料。
15、本专利技术所提供的硅碳复合负极材料及其制备方法具有以下优点：第一、元素掺杂可以在硅晶格内预留空间，在循环过程中提供硅材料体积膨胀时需要的缓冲空间，从而使得所述硅碳复合负极材料的循环性能大幅提升。第二，所述硅碳复合负极材料基本上不含氧化物，在充放电循环过程中，没有不可逆的氧化物来增加锂离子的消耗，进而提升了效率。第三、所述硅碳复合负极材料包括了第一碳包覆层和第二碳包覆层，所述第一碳包覆层为缓冲层，能抑制膨胀；第二碳包覆层为导电层能提供电荷传递从而提升电容量，改善了硅碳复合负极材料的电化学性能。第四，最外层的弹性包覆层进一步起到抑制膨胀的作用，因此本专利技术所提供硅碳复合负极材料具有较佳的抑制膨胀的性能。本专利技术所提供的制备硅碳复合负极材料的方法，在保护气体的氛围下进行，可以避免氧化物的产生，而且，工艺简单、易于控制流程、适合工业化生产。
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1.一种硅碳复合负极材料，其包括多个硅碳复合负极材料颗粒，其特征在于，每个硅碳复合负极材料颗粒包括一硅纳米颗粒、一第一碳包覆层、一第二碳包覆层及一弹性包覆层，所述硅纳米颗粒为核，所述第一碳包覆层包覆在硅纳米颗粒表面，所述第二碳包覆层包覆所述第一碳包覆层，所述弹性包覆层包覆所述第二碳包覆层。
2.如权利要求1所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述硅碳复合负极材料不含氧化硅。
3.如权利要求1至2中任一项所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述硅纳米颗粒包括硅基体和位于硅基体内的掺杂元素，所述掺杂元素为IIIA族元素、VA族元素或者過渡金屬元素中的一种或者几种。
4.如权利要求1至2中任一项所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述弹性包覆层的材料包括导电材料和有机化合物基体，所述导电材料分布在有机化合物基体中，所述导电材料包括天然石墨、人造石墨、介相球状石墨、膨化石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或者几种，所述有机化合物包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚丙烯酸(PAA)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种
5.如权利要求4中所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述有机化合物中含有羧酸官能基(COOH)、酰胺官能基(CONH2)或酯类官能基(COOR)。
6.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为两性高分子，同时具有疏水基和亲水基。
8.如权利要求6所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述分子化合物溶液通过将分子化合物溶于一有机溶剂获得，所述分子化合物包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚丙烯酸(PAA)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种或者几种。
9.如权利要求6所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，在将分子化合物溶液加入之前，对分子化合物溶液进行预处理，该预处理的步骤是：向分子化合物溶液中加入固态电解质界面膜修饰剂、磷酸酯类的阻燃剂以及导电碳颗粒。
10.一种硅碳复合负极浆料的制备方法，其包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合负极材料，其包括多个硅碳复合负极材料颗粒，其特征在于，每个硅碳复合负极材料颗粒包括一硅纳米颗粒、一第一碳包覆层、一第二碳包覆层及一弹性包覆层，所述硅纳米颗粒为核，所述第一碳包覆层包覆在硅纳米颗粒表面，所述第二碳包覆层包覆所述第一碳包覆层，所述弹性包覆层包覆所述第二碳包覆层。
2.如权利要求1所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述硅碳复合负极材料不含氧化硅。
3.如权利要求1至2中任一项所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述硅纳米颗粒包括硅基体和位于硅基体内的掺杂元素，所述掺杂元素为iiia族元素、va族元素或者過渡金屬元素中的一种或者几种。
4.如权利要求1至2中任一项所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述弹性包覆层的材料包括导电材料和有机化合物基体，所述导电材料分布在有机化合物基体中，所述导电材料包括天然石墨、人造石墨、介相球状石墨、膨化石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或者几种，所述有机化合物包括聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚丙烯酸(paa)和十二烷基苯磺酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈懋松，赖鸿政，张曾隆，
申请(专利权)人：鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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