CN106252627A - 一种锂离子动力电池负极材料的制备方法 - Google Patents

一种锂离子动力电池负极材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池负极材料,主要涉及一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,属于锂电池制作领域。锂离子动力电池负极材料的制备方法,依次包括以下步骤:(1)将热固性树脂与有机溶剂混合,混合后加入石墨原料,接着加入固化剂,然后去除其中含有的有机溶剂,接着进行固化处理;(2)将所述掺热固性树脂混合物先在分散剂中混合球磨分散1‑2小时,然后干燥;(3)向干燥固化后的混合物中添加复合修饰剂后加热得到复合修饰后的混合物;(4) 将硅碳有机物前驱体在温度为500~1500℃、压力为1‑2MPa的条件下气相沉积于所述复合修饰后的混合物上,获得表面包覆碳硅的炭负极材料,得到电性能提高的锂离子动力电池负极材料。

Description

_种裡禹子动力电池负极材料的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电池负极材料,主要涉及一种锂离子动力电池负极材料的制备方 法,属于锂电池制作领域。
背景技术
[0002] 锂离子电池具有工作电压高、比能量大、安全性能好等优点在移动通讯、笔记本电 脑等领域有广泛应用,尤其随着未来电动车领域的广泛应用,对锂离子电池提出了更高的 要求。作为负极材料的天然石墨类材料具有储量丰富、较高的比容量,较低的电压平台,非 常强的性价比等优点,但是直接使用存在严重的缺陷,如首次放电效率低,循环性能差、电 解液选择性高等缺点,使石墨材料应用受到限制,需对石墨材料进行改性。
[0003] 目前研究最多的是碳包覆法,一般采用在石墨外包覆一层碳硅材料,形成核-壳型 结构,这样,既可以保留石墨高容量和低电位平台等特征,又具有碳硅材料与溶剂相容性好 及大电流性能优良等特征。该方法的关键是在石墨外面形成完整的包覆层,否则就起不到 阻止电解液和石墨接触的作用,一般采用在天然微晶石墨微粒表面包覆一层树脂碳形成 核-壳结构,内部为天然微晶石墨,外部为1-2M1的酚醛树脂热解碳层,包覆处理可以降低天 然微晶石墨的首次不可逆容量,但是只包覆树脂类硬碳前驱体会使其与石墨材料的结合力 不佳,另外,由于硬碳前驱体石墨化度较低会影响材料的首次充放电性能而且其比表面积 较大,不利于电池的制作工艺,因此需要对包覆硬碳的石墨材料进行处理以使其循环、倍率 性能更为优越。公布号为CN101162775A(2008-04-16)的中国专利采用树脂与沥青混合的方 法包覆石墨材料,该方法在实际应用中也有一些不足,导致树脂的炭化率低,影响了材料最 终的首次效率。
发明内容
[0004] 本发明为解决上述问题,本发明目的是提供一种电性能提高的锂离子动力电池负 极材料。
[0005] -种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于它依次包括以下步骤: (1)将热固性树脂与有机溶剂在常温下按质量比为1:1~1:10的比例混合,混合后加入 石墨原料并搅拌2~4h,接着加入固化剂113? 04并继续搅拌至均匀混合,然后加热此溶液 以去除其中含有的有机溶剂,接着进行固化处理得到固化处理后的掺热固性树脂混合物; 所述石墨原料与所述热固性树脂的质量比为1: 0.01~1:0.5;所述热固性树脂为酚醛树 月旨、环氧树脂、呋喃树脂中至少一种; 所述有机溶剂包括按照质量比8-10:1组成的第一有机溶剂和第二有机溶剂; 所述第一有机溶剂为碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯; 所述第二有机溶剂为三氯乙烯、甲苯、二硫化碳或四氢呋喃; 所述石墨原料的制备包括以类球形鳞片天然石墨材料和石油加工重质产物和/或煤 焦油加工重质产物为原料中的碳原料;所述天然石墨材料是平均粒径为5~25m且粒度 分布范围为0~65WI1的微粒;所述石油加工或煤焦油加工重质产物原料为平均粒径为3 ~30M1且粒度分布范围为0~75wii的微粒;所述天然石墨材料与所述石油加工重质产 物的重量比为1:0.1~1:20;所述天然石墨材料与所述煤焦油加工重质产物的重量比为 1:0.001 ~1:10; (2) 将所述掺热固性树脂混合物先在分散剂中混合球磨分散1-2小时,然后置入干燥箱 中,在温度为30~120 °C下干燥11~13h,接着在温度60~300°C下固化2~8h即得干燥固化 后的混合物; (3) 向所述干燥固化后的混合物中添加复合修饰剂后加热其温度到400~800°C进行反 应2~6h即得到复合修饰后的混合物;所述复合修饰剂与所述干燥固化后的混合物质量比 为0.1-0.2:1; (4)将硅碳有机物前驱体在温度为500~1500°C、压力为l_2MPa的条件下气相沉积于 所述复合修饰后的混合物上,获得表面包覆碳硅的炭负极材料,即得锂离子动力电池负极 材料; 所述复合修饰剂包括第一修饰剂、第二修饰剂和第三修饰剂组成的混合物;所述第一 修饰剂、第二修饰剂和第三修饰剂的质量比为1:2-4:6-9 所述第一修饰剂为煤沥青、石油沥青中至少一种; 所述第二修饰剂为二氧化硅、四甲氧基硅烷、碳化硅、氧化铁、氧化亚铁以及氯化锌中 的一种或多种; 所述第三修饰剂为结构式1和结构式2表示的物质按照质量比1-3:5-7组成的复合物:
Figure CN106252627AD00051
其中,R为CH3、C2H3、C6H6烃基及其衍生物或C 5H5N含氮杂环芳基及其衍生物。
[0006] 本发明通过复合修饰法和硅碳有机物前驱体的气相沉积,工艺降低石墨包覆后外 表面不均匀以及提高石墨与包覆材料的结合力,因为石墨表面不均匀性将导致溶剂在表面 上不同位置的反应活性的差异,因此可通过对石墨表面进行修饰,使其表面性质均一,避免 局部活性过高引起溶剂剧烈分解所造成的不可逆损失,而石墨与包覆材料的结合力太差会 使包覆材料极易脱落造成石墨与电解液的直接接触,不到阻止电解液和石墨接触的作用。 本发明采用复合修饰剂和气相沉积来改善由于只包覆硬碳的负极材料会出现的包覆层不 均匀,结合力弱的缺点,本发明通过特殊的复合修饰法和进一步的气相沉积工艺不仅使修 饰剂与石墨包覆结构紧密结合,而且克服了现有技术修饰剂不可逆容量较高的缺点; 本发明采用特殊配比的第一有机溶剂和第二有机溶剂,能改善溶剂在表面上不同位置 的反应活性的差异,进一步增加表面性质均一性,并且增强负极材料和电解液的兼容性。
[0007] 本发明通过包覆、修饰与气相沉积的合理结合,制备出一种容量、循环、倍率等电 化学性能优异,与电解液相容性好的动力锂离子电池负极材料。
[0008] 作为优选,所述的负极材料的真实密度为1.70-2.40g/cm3,振实密度为0.9-1.3g/ cm 3,其炭C元素的含量为92 • 0-99 • 9%。
[0009] 本发明晶面(002)的层间距为0.332~0.334]11]1为微晶石墨,微晶石墨含碳量$父尚, 相比于硬碳密度大表面空隙小,因此比硬碳更容易插入锂,安全性也更好些,另外,鳞片石 墨价廉易得,用做锂离子电池负极材料具有放电电位低、放电电位曲线平稳等突出的优点, 但是通常微晶石墨的振实密度比较低,一般在〇.6g/cm 3以下,本发明采用特制的制备工艺 使本发明制备的负极材料真实密度为1 • 70-2 • 40g/cm3,振实密度为0 • 9-1 • 3g/cm3,能满足锂 离子电池高体积比能量的要求。
[0010] 作为优选,所述硅碳有机物前驱体包括按质量比1:1:1组成的有机硅烷、烃类和 淀粉; 所述有机硅烷为经基硅烷和/或经基齒硅烷; 所述烃类为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃中的1种或至少2种的组合。
[0011] 特定的硅碳有机物前驱体能改善溶剂在表面上不同位置的反应活性的差异,进一 步增加表面性质均一性,并且增强负极材料和电解液的兼容性。
[0012] 作为优选,所述负极材料呈球形化,步骤(3)中所述反应是在惰性气体气氛中进 行。
[0013] 作为优选,步骤(4)中气相沉积在保护气氛下进行,保护气氛为氮气、氦气、氩气、 氖气中的1种或至少2种的组合。
[0014]作为优选,步骤(1)中所述固化处理时固化温度为78~85°C。
[0015] 作为优选,步骤(2)中所述分散剂为乙醇或丙酮,所述分散剂与所述掺热固性树脂 混合物的质量比为3-6:1。
[0016] 作为优选,步骤(3)中所述加热时加热的升温速度为0.1~5°C/min。
[0017]作为优选,所述第一有机溶剂中的碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯的体积比为65-80: 20-35〇
[0018]作为优选,所述复合修饰剂还包括第四修饰剂,所述第四修饰剂为碳酸亚乙烯酯、 丙烯腈、二甲基亚硫酸酯、1,3_丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯和三甲氧基硼氧烷中的一种 或多种;所述第四修饰剂的质量与所述有机溶剂的质量比取值范围为〇. 1 -〇. 4%。
[0019] 第四修饰剂配合电池负极材料中其它成分尤其是配合第一修饰剂第二修饰剂或/ 和第三修饰剂,可以克服包覆层不均匀和结合力弱的缺点,提高负极材料稳定性,同时提高 负极材料的阻燃特性。
[0020] 具体实例方式 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰明白,以下结合实施案例,对本发明进 一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本 发明。
[0021] 实施例一 锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于它依次包括以下步骤: (1)将热固性树脂与有机溶剂在常温下按质量比为1:1的比例混合,混合后加入石墨原 料并搅拌2h,接着加入固化剂113?04并继续搅拌至均匀混合,然后加热此溶液以去除其中 含有的有机溶剂,接着在固化温度为78~85°C下进行固化处理得到固化处理后的掺热固性 树脂混合物; 石墨原料与热固性树脂的质量比为1: 0.01;热固性树脂为酚醛树脂; 有机溶剂包括按照质量比8:1组成的第一有机溶剂和第二有机溶剂; 第一有机溶剂为碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯;第一有机溶剂中的碳酸丙烯酯和磷酸三乙 酯的体积比为65:35; 第二有机溶剂为三氯乙烯; 石墨原料的制备包括以类球形鳞片天然石墨材料和石油加工重质产物和/或煤焦油 加工重质产物为原料中的碳原料;天然石墨材料是平均粒径为5~lOym且粒度分布范围 为0~25wii的微粒;石油加工或煤焦油加工重质产物原料为平均粒径为3~lOwii且粒 度分布范围为0~35wii的微粒;天然石墨材料与石油加工重质产物的重量比为1:0.1;天 然石墨材料与煤焦油加工重质产物的重量比为1:0.001; (2) 将掺热固性树脂混合物先在分散剂中混合球磨分散1小时,分散剂为乙醇或丙酮, 分散剂与掺热固性树脂混合物的质量比为3:1; 然后置入干燥箱中,在温度为30°C下干燥1 lh,接着在温度60°C下固化反应2h,反应是 在惰性气体气氛中进行;加热时加热的升温速度为〇.l°C/min;即得干燥固化后的混合物; (3) 向干燥固化后的混合物中添加复合修饰剂后加热其温度到400°C进行反应2h即得 到复合修饰后的混合物;复合修饰剂与干燥固化后的混合物质量比为〇. 1:1; (4)将硅碳有机物前驱体在温度为500°C、压力为IMPa的条件下气相沉积于复合修饰 后的混合物上,气相沉积在保护气氛下进行,保护气氛为氮气、氦气2种的组合;获得表面包 覆碳硅的炭负极材料,即得负极材料呈球形化的锂离子动力电池负极材料。
[0022] 硅碳有机物前驱体包括按质量比1:1:1组成的有机硅烷、烃类和淀粉; 有机硅烷为经基硅烷和/或经基齒硅烷; 烃类为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃中的1种或至少2种的组合; 复合修饰剂包括第一修饰剂、第二修饰剂和第三修饰剂组成的混合物;第一修饰剂、第 二修饰剂和第三修饰剂的质量比为1:2:9; 第一修饰剂为煤沥青; 第二修饰剂为二氧化硅; 第三修饰剂为结构式1和结构式2表示的物质按照质量比1: 7组成的复合物:
Figure CN106252627AD00071
其中,R为CH3、C2H3、C6H6烃基及其衍生物或C 5H5N含氮杂环芳基及其衍生物。
[0023] 实施例二 锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于它依次包括以下步骤: (1)将热固性树脂与有机溶剂在常温下按质量比为1:10的比例混合,混合后加入石墨 原料并搅拌4h,接着加入固化剂113? 04并继续搅拌至均匀混合,然后加热此溶液以去除其 中含有的有机溶剂,接着在固化温度为78~85°C下进行固化处理得到固化处理后的掺热固 性树脂混合物; 石墨原料与热固性树脂的质量比为1:0.5;热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、呋喃 树脂中至少一种; 有机溶剂包括按照质量比10:1组成的第一有机溶剂和第二有机溶剂; 第一有机溶剂为碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯;第一有机溶剂中的碳酸丙烯酯和磷酸三乙 酯的体积比为80:20; 第二有机溶剂为三氯乙烯、甲苯、二硫化碳或四氢呋喃; 石墨原料的制备包括以类球形鳞片天然石墨材料和石油加工重质产物和/或煤焦油 加工重质产物为原料中的碳原料;天然石墨材料是平均粒径为10~15mi且粒度分布范围 为26~45wii的微粒;石油加工或煤焦油加工重质产物原料为平均粒径为18~20mi且 粒度分布范围为30~55wii的微粒;天然石墨材料与石油加工重质产物的重量比为1:20; 天然石墨材料与煤焦油加工重质产物的重量比为1:10; (2) 将掺热固性树脂混合物先在分散剂中混合球磨分散2小时,分散剂为乙醇或丙酮, 分散剂与掺热固性树脂混合物的质量比为6:1; 然后置入干燥箱中,在温度为120°C下干燥13h,接着在温度300°C下固化反应8h,反应 是在惰性气体气氛中进行;加热时加热的升温速度为5°C/min;即得干燥固化后的混合物; (3) 向干燥固化后的混合物中添加复合修饰剂后加热其温度到800°C进行反应6h即得 到复合修饰后的混合物;复合修饰剂与干燥固化后的混合物质量比为〇. 2:1; (4)将硅碳有机物前驱体在温度为1500°C、压力为2MPa的条件下气相沉积于复合修 饰后的混合物上,气相沉积在保护气氛下进行,保护气氛为氩气、氖气2种的组合;获得表面 包覆碳硅的炭负极材料,即得负极材料呈球形化的锂离子动力电池负极材料。
[0024] 硅碳有机物前驱体包括按质量比1:1:1组成的有机硅烷、烃类和淀粉; 有机硅烷为经基硅烷和/或经基齒硅烷; 烃类为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃中的1种或至少2种的组合; 复合修饰剂包括第一修饰剂、第二修饰剂和第三修饰剂组成的混合物;第一修饰剂、第 二修饰剂和第三修饰剂的质量比为1:4:6; 第一修饰剂为石油沥青; 第二修饰剂为四甲氧基硅烷和碳化硅按质量比2:5组成; 第三修饰剂为结构式1和结构式2表示的物质按照质量比3:5组成的复合物:
Figure CN106252627AD00081
其中,R为CH3、C2H3、C6H6烃基及其衍生物或C 5H5N含氮杂环芳基及其衍生物。
[0025] 实施例三 锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于它依次包括以下步骤: (1)将热固性树脂与有机溶剂在常温下按质量比为1:7的比例混合,混合后加入石墨原 料并搅拌3h,接着加入固化剂113?04并继续搅拌至均匀混合,然后加热此溶液以去除其中 含有的有机溶剂,接着在固化温度为78~85°C下进行固化处理得到固化处理后的掺热固性 树脂混合物; 石墨原料与热固性树脂的质量比为1: 2;热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树 脂中至少一种; 有机溶剂包括按照质量比9:1组成的第一有机溶剂和第二有机溶剂; 第一有机溶剂为碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯;第一有机溶剂中的碳酸丙烯酯和磷酸三乙 酯的体积比为70:25; 第二有机溶剂为二硫化碳和四氢呋喃按体积比1:1组成; 石墨原料的制备包括以类球形鳞片天然石墨材料和石油加工重质产物和/或煤焦油 加工重质产物为原料中的碳原料;天然石墨材料是平均粒径为18~25mi且粒度分布范围 为45~65wii的微粒;石油加工或煤焦油加工重质产物原料为平均粒径为3~30wii且粒 度分布范围为0~75wii的微粒;天然石墨材料与石油加工重质产物的重量比为1:10;天 然石墨材料与煤焦油加工重质产物的重量比为1:1; (2)将掺热固性树脂混合物先在分散剂中混合球磨分散1.2小时,分散剂为乙醇或丙 酮,分散剂与掺热固性树脂混合物的质量比为5:1; 然后置入干燥箱中,在温度为90°C下干燥12h,接着在温度100°C下固化反应6h,反应是 在惰性气体气氛中进行;加热时加热的升温速度为4°C/min;即得干燥固化后的混合物; (3 )向干燥固化后的混合物中添加复合修饰剂后加热其温度到400~800 °C进行反应2 ~6h即得到复合修饰后的混合物;复合修饰剂与干燥固化后的混合物质量比为0.1-0.2:1; (4)将硅碳有机物前驱体在温度为900°C、压力为1.5MPa的条件下气相沉积于复合修 饰后的混合物上,气相沉积在保护气氛下进行,保护气氛为氖气;获得表面包覆碳硅的炭负 极材料,即得负极材料呈球形化的锂离子动力电池负极材料。
[0026]硅碳有机物前驱体包括按质量比1:1:1组成的有机硅烷、烃类和淀粉; 有机硅烷为经基硅烷和/或经基齒硅烷; 经类为方香经; 复合修饰剂包括第一修饰剂、第二修饰剂和第三修饰剂组成的混合物;第一修饰剂、第 二修饰剂和第三修饰剂的质量比为1:3:7; 第一修饰剂为煤沥青、石油沥青中至少一种; 第二修饰剂为二氧化硅、四甲氧基硅烷、碳化硅、氧化铁、氧化亚铁以及氯化锌中的一 种或多种; 第三修饰剂为结构式1和结构式2表示的物质按照质量比2:6组成的复合物:
Figure CN106252627AD00091
其中,R为CH3、C2H3、C6H6烃基及其衍生物或C 5H5N含氮杂环芳基及其衍生物。
[0027] 实施例四 复合修饰剂还包括第四修饰剂,第四修饰剂为碳酸亚乙烯酯;第四修饰剂的质量与有 机溶剂的质量比取值范围为〇. 1%。
[0028] 实施例五 复合修饰剂还包括第四修饰剂,第四修饰剂为丙烯腈和二甲基亚硫酸酯按质量比1:1 混合组成;第四修饰剂的质量与有机溶剂的质量比取值范围为0.4%。
[0029]实施例六 复合修饰剂还包括第四修饰剂,第四修饰剂为1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯和 三甲氧基硼氧烷按质量比1:1:1混合组成;第四修饰剂的质量与有机溶剂的质量比取值范 围为0.3%。
[0030] 对比例 取热固性树脂酚醛树脂24g与溶剂无水乙醇240g在常温下混合均匀后,加入300g平 均粒径为4. Own的天然石墨,将上述混合物在搅拌釜中进行机械搅拌2h,使天然石墨和热 固性树脂混合均匀,接着加入固化剂H3P 04并继续搅拌至混合均匀,然后加热所述溶液 以去除其中含有的有机溶剂,接着进行固化处理得到固化处理后即得掺热固性树脂混合 物,将上述混合物置入干燥箱中,30 °C条件下干燥1 lh,然后60°C条件下固化2h ;在固化后 的样品中添加入15g二次修饰剂煤沥青,以0.1°C /min的加热速度将其温度升到400°C进 行反应2h即得到二次修饰后的混合物;二次修饰后的混合物以5°C /min的升温速度到 800°C,在惰性气体气氛中反应2h后自然降至室温进行炭化,炭化后的物料经过粉碎,然后 过400目筛,即得到粒径4mi的锂离子动力电池复合负极材料。
[0031] 1、首次充放电容量及首次放电效率性能测试: 按下述方法制备测试首次充放电容量及首次放电效率的电极测试材料:称取本发明实 施例和对比例制备的电池负极材料与SBR及CMC混合成料浆,重量比为100:1:2,加入适量 的去离子水作分散剂混合均匀后,涂覆在铜箱上并于真空干燥箱内干燥12h制成负极片,以 纯锂片为对电极,1M LiPF6的溶液(EC:DMC:EMC的体积比=1:1:1)为电解液,聚丙烯微孔膜 为隔膜,组装成模拟电池,以O.lmA/cm 2的电流密度进行恒流充放电实验,电压范围限制在 0.005~2.0V,测试复合石墨的首次充放电比容量以及首次放电效率。
[0032] 2、电池容量保持率测试 按如下方法测试:称取本发明实施例和对比例制备的电池负极材料与SBR、CMC及导电 剂混合成料浆,重量比为100:1:2:1,加入适量的去离子水分散剂混合均匀后,涂覆在铜箱 上,经真空干燥、制成电极,以钴酸锂做为对电极,1M LiPF6的溶液(EC: DMC: EMC的体积比= 1:1:1)为电解液,聚丙烯微孔膜为隔膜,组装成323450铝塑膜电池,以0.2C的电流密度进行 预充,电压范围为4.2-3.6V。按照1C充电4C放电的条件,测试材料的容量保持率。
[0033]实验测试结果如表1所示。
[0034 ]表1实施例与比较例样品的电池测试结果表
Figure CN106252627AD00111
实验测试结果分析:由表1的结果可以看出,本发明制备的电池负极材料由于经过复合 修饰在首次充电效率在300周循环后容量保持率优于对比例,在首次充放电效率上也高于 对比例,说明经过复合修饰后,电池负极材料的电性能得到了明显提高。

Claims (9)

1. 一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于它依次包括以下步骤: (1) 将热固性树脂与有机溶剂在常温下按质量比为1:1~1:10的比例混合,混合后加入 石墨原料并搅拌2~4h,接着加入固化剂11 3? 04并继续搅拌至均匀混合,然后加热此溶液 以去除其中含有的有机溶剂,接着进行固化处理得到固化处理后的掺热固性树脂混合物; 所述石墨原料与所述热固性树脂的质量比为1: 0.01~1:0.5;所述热固性树脂为酚醛树 月旨、环氧树脂、呋喃树脂中至少一种; 所述有机溶剂包括按照质量比8-10:1组成的第一有机溶剂和第二有机溶剂; 所述第一有机溶剂为碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯; 所述第二有机溶剂为三氯乙烯、甲苯、二硫化碳或四氢呋喃; 所述石墨原料的制备包括以类球形鳞片天然石墨材料和石油加工重质产物和/或煤 焦油加工重质产物为原料中的碳原料;所述天然石墨材料是平均粒径为5~25μπι且粒度 分布范围为0~65μπι的微粒;所述石油加工或煤焦油加工重质产物原料为平均粒径为3 ~30μηι且粒度分布范围为0~75μηι的微粒;所述天然石墨材料与所述石油加工重质产 物的重量比为1:0.1~1:20;所述天然石墨材料与所述煤焦油加工重质产物的重量比为 1:0.001 ~1:10; (2) 将所述掺热固性树脂混合物先在分散剂中混合球磨分散1-2小时,然后置入干燥箱 中,在温度为30~120 °C下干燥11~13h,接着在温度60~300°C下固化2~8h即得干燥固化 后的混合物; (3) 向所述干燥固化后的混合物中添加复合修饰剂后加热其温度到400~800°C进行反 应2~6h即得到复合修饰后的混合物;所述复合修饰剂与所述干燥固化后的混合物质量比 为0.1-0.2:1; (4)将硅碳有机物前驱体在温度为500~1500°C、压力为l_2MPa的条件下气相沉积于 所述复合修饰后的混合物上,获得表面包覆碳硅的炭负极材料,即得锂离子动力电池负极 材料; 所述复合修饰剂包括第一修饰剂、第二修饰剂和第三修饰剂组成的混合物;所述第一 修饰剂、第二修饰剂和第三修饰剂的质量比为1:2-4:6-9 所述第一修饰剂为煤沥青、石油沥青中至少一种; 所述第二修饰剂为二氧化硅、四甲氧基硅烷、碳化硅、氧化铁、氧化亚铁以及氯化锌中 的一种或多种; 所述第三修饰剂为结构式1和结构式2表示的物质按照质量比1-3:5-7组成的复合物:
Figure CN106252627AC00021
其中,R为CH3、C2H3、C6H6烃基及其衍生物或C 5H5N含氮杂环芳基及其衍生物。
2. 如权利要求1所述的锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:所述硅碳有 机物前驱体包括按质量比1:1:1组成的有机硅烷、烃类和淀粉; 所述有机硅烷为经基硅烷和/或经基齒硅烷; 所述烃类为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃中的1种或至少2种的组合。
3. 如权利要求2所述的锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:所述负极材 料呈球形化,步骤(3 )中所述反应是在惰性气体气氛中进行。
4. 如权利要求3所述的一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:步骤 (4)中气相沉积在保护气氛下进行,保护气氛为氮气、氦气、氩气、氖气中的1种或至少2种的 组合。
5. 如权利要求4所述的一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:步骤 (1) 中所述固化处理时固化温度为78~85 °C。
6. 如权利要求5所述的一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:步骤 (2) 中所述分散剂为乙醇或丙酮,所述分散剂与所述掺热固性树脂混合物的质量比为3-6: 1〇
7. 如权利要求6所述的一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:步骤 (3) 中所述加热时加热的升温速度为0.1~5 °C /min。
8. 如权利要求1所述的一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:所述第 一有机溶剂中的碳酸丙烯酯和磷酸三乙酯的体积比为65-80:20-35。
9. 如权利要求1所述的一种锂离子动力电池负极材料的制备方法,其特征在于:所述复 合修饰剂还包括第四修饰剂,所述第四修饰剂为碳酸亚乙烯酯、丙烯腈、二甲基亚硫酸酯、 1,3_丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯和三甲氧基硼氧烷中的一种或多种;所述第四修饰剂 的质量与所述有机溶剂的质量比取值范围为〇. 1-0.4%。
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