【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池用负极材料，具体涉及一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池具有比容量高、工作电压高、安全性好、无记忆效应等一系列的优点，广泛应用于笔记本电脑、移动电话和仪器仪表等诸多便携式电子仪器设备中。随着新能源汽车的普及，其应用范围已拓展到电动车汽车等领域。近年来，随着电子产品及车载与储能设备对小型化、轻量化、多功能、长时间驱动化的要求不断提高，对锂离子电池的高能量密度化、高倍率性能且长循环寿命的要求不断提升。
2、目前，商业化石墨类负极材料的比容量低，仅为372mah/g，这大大限制了锂离子电池整体容量的提高，已经不能满足市场的需求。据报道，硅的理论储锂容量高达4200mah/g，嵌锂平台略高于石墨，安全隐患小，是优良的石墨类负极材料的替代品。但是，硅在充放电中表现出高达300％的体积变化，因此极易导致硅颗粒粉化、电极内部导电网络被破坏，造成电池导电性能不佳等问题的出现。
技术实现思路
1、针对现有技术中硅材料存在严重的体积膨胀问题，本专利技术提供一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法和应用，所述硅碳负极材料能够很好地解决硅材料体积膨胀的问题，同时还能提高硅碳负极材料的循环性能和倍率性能。
2、本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
3、一种硅碳负极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
4、(1)将水合焦油和乳化剂混合，得到乳化液；
5、(2)将纳米硅、氧化石墨烯和
6、(3)将步骤(1)的乳化液和步骤(2)的初混合粉末混合后进行第二次球磨处理，得到料浆；
7、(4)将步骤(3)的料浆进行喷雾干燥处理，得到粉末；
8、(5)将步骤(4)的喷雾干燥后获得的粉末进行压型处理，随后进行碳化处理，制备得到所述硅碳负极材料。
9、根据本专利技术的实施方式，步骤(1)中，所述水合焦油是沥青烟气的回收物，其可以采用本领域已知的方法获得，也可以通过商业途径购买后获得。
10、根据本专利技术的实施方式，步骤(1)中，所述水合焦油包括水和焦油。
11、根据本专利技术的实施方式，步骤(1)中，所述水合焦油中水的质量百分含量为50-65wt％，例如为50wt％、55wt％、60wt％或65wt％。
12、根据本专利技术的实施方式，步骤(1)中，所述水合焦油中焦油的质量百分含量为35-50wt％，例如为35wt％、40wt％、45wt％或50wt％。
13、根据本专利技术的实施方式，步骤(1)中，所述乳化剂选自蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或几种的混合物。
14、根据本专利技术的实施方式，步骤(1)中，所述乳化剂和水合焦油的质量比为(3-8):100，优选为(4-6.5):100，例如为4:100、4.5:100、5:100、5.5:100或6:100。
15、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述氧化石墨烯和石墨的质量比为(1-6):100，例如为1:100、2:100、3:100、4:100、5:100或6:100。
16、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述纳米硅和石墨的质量比为(1-18):100，例如为1:100、2:100、3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100、16:100、17:100或18:100。
17、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述石墨选自人造石墨、天然石墨、微晶石墨中的至少一种。
18、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述石墨的中值粒径d50为5-25μm，例如为5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm或25μm；碳含量≥99.0％。
19、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述人造石墨可为单颗粒石墨材料和/或二次颗粒石墨材料；所述天然石墨经整形处理，表面形貌规整的土豆形或者球形。
20、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述纳米硅的中值粒径d50为20-35nm，例如为20nm、22nm、25nm、26nm、30nm、32nm或35nm。
21、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述氧化石墨烯的直径为0.5-2.5μm，所述氧化石墨烯的厚度为0.8-1.2nm。
22、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述第一次球磨处理的转速为40-200r/min，例如为40r/min、60r/min、80r/min、100r/min、120r/min、150r/min、180r/min或200r/min。
23、根据本专利技术的实施方式，步骤(2)中，所述第一次球磨处理的时间为1-5小时，例如为1小时、2小时、3小时、4小时或5小时。
24、根据本专利技术的实施方式，步骤(3)中，所述乳化液和初混合粉末的质量比为(50-100):100，例如为50:100、55:100、60:100、65:100、70:100、75:100、80:100、85:100、90:100、95:100或100:100。
25、根据本专利技术的实施方式，步骤(3)中，所述第二次球磨处理的转速为80-200r/min，例如为80r/min、100r/min、120r/min、150r/min、180r/min或200r/min。
26、根据本专利技术的实施方式，步骤(3)中，所述第二次球磨处理的时间为1-3小时，例如为1小时、2小时或3小时。
27、根据本专利技术的实施方式，步骤(3)中，所述第二次球磨处理是在乳化液存在的条件下进行的，乳化液的存在能够改善石墨、纳米硅、焦油和氧化石墨烯之间混料的均匀性，并将焦油均匀地包覆在石墨、纳米硅和氧化石墨烯的表面。
28、根据本专利技术的实施方式，步骤(4)中，所述喷雾干燥处理的温度为100-120℃，例如为100℃、110℃或120℃。所述喷雾干燥处理的目的是为了完全去除体系中的水分，以获得不含水的粉末；更为重要的是，还能有效避免普通干燥处理导致的石墨、纳米硅和氧化石墨烯的二次团聚等问题的出现。
29、根据本专利技术的实施方式，步骤(5)中，所述压型是采用冷等静压成型，冷等静压成型的压力为3mpa-10mpa，例如为3mpa、4mpa、5mpa、6mpa、7mpa、8mpa、9mpa或10mpa；保压时间为3-10min，例如为3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min；温度为室温。
30、根据本专利技术的实施方式，步骤(5)中，所述碳化处理是在保护气氛下进行的，所述保护气氛例如为氮气或者氩气。
31、根据本专利技术的实施方式，步骤(5)中，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅碳负极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述水合焦油包括水和焦油；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述氧化石墨烯和石墨的质量比为(1-6):100；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述乳化液和初混合粉末的质量比为(50-100):100。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(4)中，所述喷雾干燥处理的温度为80-100℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，步骤(5)中，所述压型是采用冷等静压成型，冷等静压成型的压力为3MPa-10MPa；保压时间为3-10min；温度为室温。
7.一种由权利要求1-6任一项所述方法制备得到的硅碳负极材料。
8.根据权利要求7所述的硅碳负极材料，其中，所述硅碳负极材料包括无定形炭、石墨、纳米硅和石墨烯。
9.根据权利要求7或8所述的硅碳负极材料，其中，所述硅碳负极材料中石墨烯和石墨的质量
10.权利要求7-9任一项所述的硅碳负极材料的用途，其用于锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述水合焦油包括水和焦油；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述氧化石墨烯和石墨的质量比为(1-6):100；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述乳化液和初混合粉末的质量比为(50-100):100。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(4)中，所述喷雾干燥处理的温度为80-100℃。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴其修，叶雨佐，叶振坤，柯司潮，吴有铭，
申请(专利权)人：广东东岛新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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