CN103730633A - 一种大容量动力锂离子二次电池负极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大容量动力锂离子二次电池负极材料的制备方法。以硫酸溶液和硅酸钠溶液为原料，在硫酸溶液和硅酸钠溶液中加入晶型控制剂；先将硫酸溶液打入反应釜内，再将硅酸钠溶液打入反应釜内与硫酸溶液反应，制得高纯二氧化硅；再与交联剂反应，所得产品室温干燥；制得C/SiO2复合材料。以此为大容量动力锂离子二次电池负极材料。有益效果是：1）在硫酸溶液中添加助剂异丙醇或二丙二醇，在硅酸钠溶液中添加助剂氯乙酸，通过添加助剂控制凝胶粒的孔容、晶核形状和生长速度；2）在老化过程中先添加扩孔剂三乙胺或叔丁胺，对凝胶粒进行扩孔，对所得的凝胶粒的微孔进行扩容，再采用老化剂十二醇将凝胶粒快速老化，使得到的凝胶粒快速固化。

Description

一种大容量动力锂离子二次电池负极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子二次电池负极材料的制备方法，特别涉及一种大容量动力锂离子二次电池负极材料的制备方法。
背景技术
    大容量动力锂离子二次电池负极材料的主要作用是为大容量动力锂离子二次电池提供负极材料。目前传统的锂离子二次电池负极材料的制造工艺复杂，对环境有一定污染，制出的锂离子二次电池负极材料容量低、循环次数少，满足不了市场对大容量动力锂离子二次电池负极材料的使用要求，急需要一种更好的制备工艺问世，以生产出高质量的锂离子二次电池负极材料，满足市场需求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种大容量动力锂离子二次电池负极材料的制备方法，制造出性能优良的大容量动力锂离子二次电池负极材料，为高档动力锂离子二次电池提供质优价廉的负极材料。
其技术方案是由以下步骤制成：
（1）以硫酸溶液和硅酸钠溶液为原料，在硫酸溶液加入晶型控制剂异丙醇或二丙二醇，添加比例为100:2.5-3；在硅酸钠溶液中加入晶型控制剂氯乙酸，添加比例为100:1.2-1.5；
（2）先将加入晶型控制剂的硫酸溶液打入反应釜内，再将加入晶型控制剂的硅酸钠溶液打入反应釜内与硫酸溶液反应，将混合料置入保温老化池中，添加扩孔剂三乙胺或叔丁胺对凝胶粒进行扩孔，添加比例为100:1.5-2，之后打入老化剂溶液十二醇对凝胶粒进行老化，添加比例为100：2.5-3.5；
（3）将老化后的凝胶粒打入酸泡罐中，添加酸改性剂浸泡1-2小时，酸改性剂为醋酸钠，添加比例为100:1.5-2；将酸处理好的凝胶粒打入碱泡罐中，添加碱改性剂进行碱改性处理，碱改性剂为碳酸钠或氢氧化钾，添加比例为100:1.5-2；之后采用水洗、烘干、粉碎分级工艺制得高纯二氧化硅，孔径在5-10nm,水含量小于0.3%，粒度为3-25um；
（4）将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、N-β氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、高纯二氧化硅按100g：50-75ml：5.5-7.6ml：5-10ml：5-8g配比，经研磨机研磨均匀后制成PVC糊，将PVC糊置入烘箱内塑化，之后将塑化好的PVC糊置入恒温水浴锅中交联，所得产品室温干燥；
（5）将交联好的PVC糊置入三氧化二铝坩埚内，送入卧式电炉中进行炭化，之后将所得炭化好的PVC热解碳经磨球机磨成球状后分级后取出5-30um的产品；制得大容量动力锂离子二次电池负极材料。
本发明的有益效果是：
1）在硫酸溶液中添加助剂异丙醇或二丙二醇，添加比例为100:2.5-3，在硅酸钠溶液中添加助剂氯乙酸，添加比例为100:1.2-1.5，通过添加助剂控制凝胶粒的孔容、晶核形状和生长速度；
2） 在老化过程中先添加扩孔剂三乙胺或叔丁胺，添加比例为100:1.5-2，对凝胶粒进行扩孔，对所得的凝胶粒的微孔进行扩容，再采用老化剂十二醇将凝胶粒快速老化，使得到的凝胶粒快速固化；
3） 采用酸改性剂醋酸钠，添加比例为100:1.5-2，碱改性剂碳酸钠或氢氧化钾，进行酸改性、碱改性，进一步强化硅胶凝胶粒的强度及去除硅胶凝胶粒中的杂质；
4）采用DOP、ATMS或ATES、TEOS作为交联剂将PVC与高纯二氧化硅进行交联，制得C/SiO2复合材料，以此为大容量动力锂离子二次电池负极材料。
具体实施方式
   实施例1，本发明的具体制作步骤如下：
（1）以硫酸溶液和硅酸钠溶液为原料，在硫酸溶液加入晶型控制剂异丙醇，添加比例为100:2.5；在硅酸钠溶液中加入晶型控制剂氯乙酸，添加比例为100:1.2；
（2）先将加入晶型控制剂的硫酸溶液打入反应釜内，再将加入晶型控制剂的硅酸钠溶液打入反应釜内与硫酸溶液反应，将混合料置入保温老化池中，添加扩孔剂三乙胺对凝胶粒进行扩孔，添加比例为100:1.5，之后打入老化剂溶液十二醇对凝胶粒进行老化，添加比例为100：2.5；
（3）将老化后的凝胶粒打入酸泡罐中，添加酸改性剂浸泡1-2小时，酸改性剂为醋酸钠，添加比例为100:1.5；将酸处理好的凝胶粒打入碱泡罐中，添加碱改性剂进行碱改性处理，碱改性剂为碳酸钠或氢氧化钾，添加比例为100:1.5；之后采用水洗、烘干、粉碎分级工艺制得高纯二氧化硅，孔径在5-10nm,水含量小于0.3%，粒度为3-25um；
（4）将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、N-β氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、高纯二氧化硅按100g：50ml：5.5ml：5ml：5g配比，经研磨机研磨均匀后制成PVC糊，将PVC糊置入烘箱内塑化，之后将塑化好的PVC糊置入恒温水浴锅中交联，所得产品室温干燥；
（5）将交联好的PVC糊置入三氧化二铝坩埚内，送入卧式电炉中进行炭化，之后将所得炭化好的PVC热解碳经磨球机磨成球状后分级后取出5-30um的产品；制得大容量动力锂离子二次电池负极材料。
实施例2，本发明的具体制作步骤如下：
（1）以硫酸溶液和硅酸钠溶液为原料，在硫酸溶液加入晶型控制剂二丙二醇，添加比例为100:3；在硅酸钠溶液中加入晶型控制剂氯乙酸，添加比例为100: 1.5；
（2）先将加入晶型控制剂的硫酸溶液打入反应釜内，再将加入晶型控制剂的硅酸钠溶液打入反应釜内与硫酸溶液反应，将混合料置入保温老化池中，添加扩孔剂叔丁胺对凝胶粒进行扩孔，添加比例为100: 2，之后打入老化剂溶液十二醇对凝胶粒进行老化，添加比例为100：3.5；
（3）将老化后的凝胶粒打入酸泡罐中，添加酸改性剂浸泡1-2小时，酸改性剂为醋酸钠，添加比例为100: 2；将酸处理好的凝胶粒打入碱泡罐中，添加碱改性剂进行碱改性处理，碱改性剂为碳酸钠或氢氧化钾，添加比例为100:2；之后采用水洗、烘干、粉碎分级工艺制得高纯二氧化硅，孔径在5-10nm,水含量小于0.3%，粒度为3-25um；
（4）将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、高纯二氧化硅按100g： 75ml：7.6ml： 10ml：8g配比，经研磨机研磨均匀后制成PVC糊，将PVC糊置入烘箱内塑化，之后将塑化好的PVC糊置入恒温水浴锅中交联，所得产品室温干燥；
（5）将交联好的PVC糊置入三氧化二铝坩埚内，送入卧式电炉中进行炭化，之后将所得炭化好的PVC热解碳经磨球机磨成球状后分级后取出5-30um的产品；制得大容量动力锂离子二次电池负极材料。
实施例3，本发明的具体制作步骤如下： 
（1）以硫酸溶液和硅酸钠溶液为原料，在硫酸溶液加入晶型控制剂异丙醇，添加比例为100:2.8；在硅酸钠溶液中加入晶型控制剂氯乙酸，添加比例为100:1.3；
（2）先将加入晶型控制剂的硫酸溶液打入反应釜内，再将加入晶型控制剂的硅酸钠溶液打入反应釜内与硫酸溶液反应，将混合料置入保温老化池中，添加扩孔剂叔丁胺对凝胶粒进行扩孔，添加比例为100:1.8，之后打入老化剂溶液十二醇对凝胶粒进行老化，添加比例为100：3；
（3）将老化后的凝胶粒打入酸泡罐中，添加酸改性剂浸泡1-2小时，酸改性剂为醋酸钠，添加比例为100:1.8；将酸处理好的凝胶粒打入碱泡罐中，添加碱改性剂进行碱改性处理，碱改性剂为碳酸钠或氢氧化钾，添加比例为100:1.8；之后采用水洗、烘干、粉碎分级工艺制得高纯二氧化硅，孔径在5-10nm,水含量小于0.3%，粒度为3-25um；
（4）将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、高纯二氧化硅按100g：60ml：6ml：8ml：7g配比，经研磨机研磨均匀后制成PVC糊，将PVC糊置入烘箱内塑化，之后将塑化好的PVC糊置入恒温水浴锅中交联，所得产品室温干燥；
（5）将交联好的PVC糊置入三氧化二铝坩埚内，送入卧式电炉中进行炭化，之后将所得炭化好的PVC热解碳经磨球机磨成球状后分级后取出5-30um的产品；制得大容量动力锂离子二次电池负极材料。
实施例4，本发明的具体制作步骤如下： 
（1）以硫酸溶液和硅酸钠溶液为原料，在硫酸溶液加入晶型控制剂异丙醇，添加比例为100:2.5-3；在硅酸钠溶液中加入晶型控制剂氯乙酸，添加比例为100:1.2-1.5；
（2）先将加入晶型控制剂的硫酸溶液打入反应釜内，再将加入晶型控制剂的硅酸钠溶液打入反应釜内与硫酸溶液反应，将混合料置入保温老化池中，添加扩孔剂叔丁胺对凝胶粒进行扩孔，添加比例为100:1.5-2，之后打入老化剂溶液十二醇对凝胶粒进行老化，添加比例为100：2.5-3.5；
（3）将老化后的凝胶粒打入酸泡罐中，添加酸改性剂浸泡1-2小时，酸改性剂为醋酸钠，添加比例为100:1.5-2；将酸处理好的凝胶粒打入碱泡罐中，添加碱改性剂进行碱改性处理，碱改性剂为碳酸钠或氢氧化钾，添加比例为100:1.5-2；之后采用水洗、烘干、粉碎分级工艺制得高纯二氧化硅，孔径在5-10nm,水含量小于0.3%，粒度为3-25um；
（4）将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、N-β氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、高纯二氧化硅按100g：60ml：6.5ml：7ml：6g配比，经研磨机研磨均匀后制成PVC糊，将PVC糊置入烘箱内塑化，之后将塑化好的PVC糊置入恒温水浴锅中交联，所得产品室温干燥；
（5）将交联好的PVC糊置入三氧化二铝坩埚内，送入卧式电炉中进行炭化，之后将所得炭化好的PVC热解碳经磨球机磨成球状后分级后取出5-30um的产品；制得大容量动力锂离子二次电池负极材料。

Claims (1)

1.一种大容量动力锂离子二次电池负极材料的制备方法，其特征是由以下步骤制成：
（1）以硫酸溶液和硅酸钠溶液为原料，在硫酸溶液加入晶型控制剂异丙醇或二丙二醇，添加比例为100:2.5-3；在硅酸钠溶液中加入晶型控制剂氯乙酸，添加比例为100:1.2-1.5；
（2）先将加入晶型控制剂的硫酸溶液打入反应釜内，再将加入晶型控制剂的硅酸钠溶液打入反应釜内与硫酸溶液反应，将混合料置入保温老化池中，添加扩孔剂三乙胺或叔丁胺对凝胶粒进行扩孔，添加比例为100:1.5-2，之后打入老化剂溶液十二醇对凝胶粒进行老化，添加比例为100：2.5-3.5；
（3）将老化后的凝胶粒打入酸泡罐中，添加酸改性剂浸泡1-2小时，酸改性剂为醋酸钠，添加比例为100:1.5-2；将酸处理好的凝胶粒打入碱泡罐中，添加碱改性剂进行碱改性处理，碱改性剂为碳酸钠或氢氧化钾，添加比例为100:1.5-2；之后采用水洗、烘干、粉碎分级工艺制得高纯二氧化硅，孔径在5-10nm,水含量小于0.3%，粒度为3-25um；
（4）将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、N-β氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、高纯二氧化硅按100g：50-75ml：5.5-7.6ml：5-10ml：5-8g配比，经研磨机研磨均匀后制成PVC糊，将PVC糊置入烘箱内塑化，之后将塑化好的PVC糊置入恒温水浴锅中交联，所得产品室温干燥；
（5）将交联好的PVC糊置入三氧化二铝坩埚内，送入卧式电炉中进行炭化，之后将所得炭化好的PVC热解碳经磨球机磨成球状后分级后取出5-30um的产品；制得大容量动力锂离子二次电池负极材料。
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