CN111755679A - 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111755679A
CN111755679A CN202010639814.5A CN202010639814A CN111755679A CN 111755679 A CN111755679 A CN 111755679A CN 202010639814 A CN202010639814 A CN 202010639814A CN 111755679 A CN111755679 A CN 111755679A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon
containing powder
negative electrode
lithium ion
electrode material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010639814.5A
Other languages
English (en)
Inventor
胡亮
张少波
方伟
曹德福
夏永生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Keda Borui Energy Technology Co ltd
Anhui Keda New Materials Co ltd
Maanshan Keda Purui Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Anhui Keda Borui Energy Technology Co ltd
Anhui Keda New Materials Co ltd
Maanshan Keda Purui Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Keda Borui Energy Technology Co ltd, Anhui Keda New Materials Co ltd, Maanshan Keda Purui Energy Technology Co ltd filed Critical Anhui Keda Borui Energy Technology Co ltd
Priority to CN202010639814.5A priority Critical patent/CN111755679A/zh
Publication of CN111755679A publication Critical patent/CN111755679A/zh
Priority to PCT/CN2021/075669 priority patent/WO2022007402A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法，该含硅粉末中有50～90wt.％的硅、5～30wt.％的氧和5～20wt.％的锆，所述含硅粉末的中值粒度D50在110nm以下；所述含硅粉末通过X射线衍射图案分析，根据2θ＝28.4°附近的归属于Si(111)的衍射峰的半峰宽值，由Scherrer公式计算出硅的晶粒尺寸在12nm以下，相比于现有技术，本发明制备的含硅粉末用在负极材料中时，能提供高比容量和优秀的循环性能。

Description

一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法。
背景技术
目前常规的锂离子负极材料以石墨负极为主，但石墨负极的理论比容量仅为372mAh/g，已无法满足用户的迫切需求。硅的理论容量高达4200mAh/g，是石墨负极材料容量的10倍以上，同时，硅碳复合品的库伦效率也和石墨负极接近，且价格便宜、环境友好、地球储量丰富，是新一代高容量负极材料的最优选择。但由于硅材料本身导电性差，且硅在充电时体积膨胀高达300％，充放电过程中的体积膨胀容易导致材料结构的崩塌和电极的剥落、粉化，造成活性材料损失，进而导致电池容量锐减，循环性能严重恶化。为了克服这一困难，科研人员通过掺杂、纳米化等方法来解决这个问题。硅碳材料、硅氧材料、硅合金、多孔硅等材料在解决该问题方面取得了一定的进展，特别是硅碳材料，已经实现商业化生产。
尽管硅碳材料作为电池的负极材料时具有很多优点，但是硅碳材料在充放电过程中不可避免的具有一定的体积膨胀效应，从而影响电池的首次效率发挥和循环性能。因此，仍需寻找一种能够缓解充放电过程中的体积膨胀，同时达到改善电化学性能效果的锂离子电池负极材料用含硅粉末。
发明内容
硅碳负极材料中最重要的组成部分为硅，硅不仅关系到负极材料在充放电过程中的体积膨胀系数，也极大的影响着负极材料的电化学性能，为了优化负极材料的性能，本发明提供了一种锂离子电池负极材料用含硅粉末，该含硅粉末中有50～90wt.％的硅、5～30wt.％的氧和5～20wt.％的锆，所述含硅粉末的中值粒度D50在110nm以下；所述含硅粉末通过X射线衍射图案分析，根据2θ＝28.4°附近的归属于Si(111)的衍射峰的半峰宽值，由Scherrer公式计算出硅的晶粒尺寸在12nm以下。
优选的，所述含硅粉末通过场发射扫描电镜进行检测，可观察到含硅粉末中的硅颗粒和锆颗粒都呈不规则形状，部分锆颗粒具有尖锐的棱角，均匀分散在硅颗粒中。
优选的，该含硅粉末中有55～85wt.％的硅，更优选的，该含硅粉末中有65～75wt.％的硅。
优选的，所述含硅粉末通过氧氮氢分析仪检测，可得到氧含量为5～30wt.％，优选为10～25wt.％，更优选为15～20％。
优选的，所述部分氧元素存在于硅颗粒的表面。优选的，所述部分氧元素在硅颗粒的表面形成硅氧化物。
优选的，所述含硅粉末通过电感耦合等离子体发射光谱仪检测，得到锆含量为5～20wt.％，优选为10～15wt.％。
优选的，所述锆颗粒以锆氧化物形式存在。
优选的，所述含硅粉末具有1.2～2.6g/cm3的真密度，具有2～300m2/g的比表面积。
本发明还涉及一种制备上述任一项所述的锂离子电池负极材料用含硅粉末的方法，其特征在于：
在砂磨机配套的搅拌罐中加入微米硅粉，微米硅粉的中值粒径D50为1～1000μm，微米硅粉的纯度≥99％，再在搅拌罐中加入溶剂湿法研磨，控制搅拌罐中的混合溶液的固含量为5～40％，开启慢速搅拌，砂磨机中填入0.05～0.5mm的氧化锆球磨珠，控制氧化锆珠与硅粉的质量比为15:1～20:1，砂磨机的主机转速为900～1000rpm，研磨时间为10-90h，优选为35～60h，得到的硅浆料，再将硅浆料进行加热干燥，得到含硅粉末；
所述砂磨机搅拌轴的结构形状为盘式，棒式或棒盘式中的一种；
所述研磨溶剂为纯水、甲醇、甲苯、苯甲醇、乙醇、乙二醇、氯化乙醇、丙醇、异丙醇、丙二醇、丁醇、正丁醇、异丁醇、戊醇、新戊醇、辛醇、丙酮或环已酮的一种或多种。
优选的，所述湿法研磨后的浆液的粘度为0～100Pa·s。
优选的，所述湿法研磨后的浆液的固含量为5～40％，优选10～25％。
本发明还涉及一种锂离子电池负极材料，其特征在于，其包含上述任一项所述的含硅粉末与碳类材料结合，所述碳类材料为人造石墨、天然石墨、多孔石墨、多层石墨片、软碳、硬碳、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、多孔碳、裂解碳中的一种或多种。
本发明制备的锂离子电池负极材料用含硅粉末的优点在于：
(1)本发明通过湿法研磨制备的含硅粉末，由于宏观和微观尺寸的大幅度降低，能明显降低其在充放电过程中的绝对体积膨胀；
(2)本发明通过湿法研磨制备的含硅粉末，含有5～30wt.％的氧，部分存在于纳米硅的表面，形成硅氧化物，硅氧化物能降低纳米硅的表面活化能，形成保护层，一方面能降低纳米颗粒在生产过程中的自燃风险，提升安全系数，另一方面硅氧化物能抑制纳米硅在充放电过程中的体积膨胀，提升负极材料的循环性能；
(3)本发明通过湿法研磨制备的含硅粉末，含有5～20wt.％的锆，锆为电化学惰性组分，不会嵌锂和脱锂，且能稳定粉体结构，进一步抑制纳米硅的膨胀效应；
(4)相比于现有技术，本发明制备的含硅粉末用在负极材料中时，能提供高比容量和优秀的循环性能。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1制得的含硅粉末的场发射扫描电镜图；
图2是本发明实施例1制得的含硅粉末的粒度检测数据；
图3是本发明实施例1制得的含硅粉末的XRD数据；
图4是本发明实施例1制得的负极材料的扣电充放电曲线。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种含硅粉末的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)含硅粉末的制备：在砂磨机配套的搅拌罐中加入中值粒径为1μm的硅粉1000g，硅粉的纯度为99.92％，再在搅拌罐中加入甲醇，控制搅拌罐中的混合溶液的固含量为10％，开启慢速搅拌，砂磨机中填入0.3mm的氧化锆珠，控制氧化锆珠与硅粉的质量比为15：1，砂磨机的主机转速为1000rpm，研磨60h，得到的硅浆料，再将硅浆料进行加热干燥，得到含硅粉末，通过检测，该含硅粉末的中值粒度D50为56nm，硅的晶粒尺寸为7.9nm，含硅粉末中含有65.6wt.％的硅、26.3wt.％的氧和8.1wt.％的锆。
(2)锂离子电池负极材料的制备：将步骤(1)所得的含硅粉末与人造石墨按质量比7:3进行混合，得到所述负极材料。
实施例2
一种含硅粉末的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)含硅粉末的制备：在砂磨机配套的搅拌罐中加入中值粒径为50μm的硅粉1000g，硅粉的纯度为99.53％，再在搅拌罐中加入丙醇，控制搅拌罐中的混合溶液的固含量为15％，开启慢速搅拌，砂磨机中填入0.05mm的氧化锆珠，控制氧化锆珠与硅粉的质量比为18:1，砂磨机的主机转速为950rpm，研磨35h，得到的硅浆料，再将硅浆料进行加热干燥，得到含硅粉末，该含硅粉末的中值粒度D50为71nm，硅的晶粒尺寸为8.5nm，含硅粉末中含有74.4wt.％的硅、19.4wt.％的氧和6.2wt.％的锆；
(2)锂离子电池负极材料的制备：将步骤(1)所得的含硅粉末与天然造石墨、石墨烯按7:2:1进行混合，得到所述负极材料。
实施例3
一种含硅粉末的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)含硅粉末的制备：在砂磨机配套的搅拌罐中加入中值粒径为500μm的硅粉1000g，硅粉的纯度为99.67％，再在搅拌罐中加入丁醇，控制搅拌罐中的混合溶液的固含量为10％，开启慢速搅拌，砂磨机中填入0.2mm的氧化锆珠，控制氧化锆珠与硅粉的质量比为20：1，砂磨机的主机转速为900rpm，研磨50h，得到的硅浆料，再将硅浆料进行加热干燥，得到含硅粉末，该含硅粉末的中值粒度D50为86nm，硅的晶粒尺寸为10.3nm，含硅粉末中含有57.6wt.％的硅、24.1wt.％的氧和18.3wt.％的锆；
(2)锂离子电池负极材料的制备：将步骤(1)所得的含硅粉末与软碳按7:3进行混合，得到所述负极材料。
实施例4
一种含硅粉末的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)含硅粉末的制备：在砂磨机配套的搅拌罐中加入中值粒径为1000μm的硅粉1000g，硅粉的纯度为99.29％，再在搅拌罐中加入无水乙醇，控制搅拌罐中的混合溶液的固含量为25％，开启慢速搅拌，砂磨机中填入0.5mm的氧化锆珠，控制氧化锆珠与硅粉的质量比为20：1，砂磨机的主机转速为950rpm，研磨60h，得到的硅浆料，再将硅浆料进行加热干燥，得到含硅粉末。该含硅粉末的中值粒度D50为102nm，硅的晶粒尺寸为11.6nm，含硅粉末中含有83.5wt.％的硅、5.3wt.％的氧和11.2wt.％的锆；
(2)锂离子电池负极材料的制备：将步骤(1)所得的含硅粉末与硬碳、碳纳米按7:2:1进行混合，得到所述负极材料。
实施例5
与实施例1的区别在于步骤(2)中，将步骤(1)所得的含硅粉末与天然石墨按质量比7:3进行混合，其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例6
与实施例1的区别在于步骤(2)中，将步骤(1)所得的含硅粉末与软碳按质量比7:3进行混合，其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例7
与实施例1的区别在于步骤(2)中，将步骤(1)所得的含硅粉末与碳纳米管按质量比7:3进行混合，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例1
与实施例1的区别在于，即硅粉原料不进行纳米化，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例2
与实施例1的区别在于，将研磨时间调整为10h，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例3
与实施例1的区别在于，将研磨时间调整为30h，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例4
与实施例1的区别在于，将研磨时间调整为90h，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例5
与实施例1的区别在于，不使用氧化锆珠，而是同样尺寸的硬质合金珠，使所得含硅粉末中没有锆元素，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例6
与实施例1的区别在于，不加入研磨溶剂，进行干法研磨，其余同实施例1，这里不再赘述。
采用以下方法对实施例1至7和对比例1至6中含硅负极材料进行测试：
采用马尔文激光粒度仪Mastersizer 3000测试材料粒度范围。
采用场发射扫描电镜(SEM)(JSM-7160)分析材料的形貌和图形处理。
采用氧氮氢分析仪(ONH)精准、快速的测定材料中的氧元素含量。
采用XRD衍射仪(X’Pert3 Powder)对材料进行物相分析，确定材料的晶粒尺寸。
采用美国麦克真密度仪(AccuPyc II 1340)测试粉末的真密度。
采用数字显示粘度计(NDJ-5S型)测试浆液的粘度。
检测到实施例1-7所述含硅粉末均具有1.2～2.6g/cm3的真密度，具有2～300m2/g的比表面积；实施例1-7所述湿法研磨后的浆液的粘度为0～100Pa·s。
实施例1制得的含硅粉末的场发射扫描电镜图见附图1；含硅粉末的粒度检测数据见附图2；含硅粉末的XRD数据见附图3；实施例1制得的负极材料的扣电充放电曲线见附图4。
将实施例1至7和对比例1至6中得到含硅负极材料，按负极材料、导电剂炭黑(Super P)、碳纳米管和LA133胶按质量比91:2:2:5混合在溶剂纯水中，进行匀浆，控制固含量在45％，涂覆于铜箔集流体上，真空烘干、制得负极极片。在氩气气氛手套箱中组装扣式电池，所用隔膜为Celgard2400，电解液为1mol/L的LiPF6/EC+DMC+EMC(v/v＝1:1:1)，对电极是金属锂片。对扣式电池进行充放电测试，电压区间是5mV～1.5V，电流密度为80mA/g。测得实施例和对比例中含硅负极材料的首次可逆容量和效率。
扣式电池的测试设备采用武汉金诺电子有限公司的LAND电池测试系统。
实施例与对比例的含硅粉末的性能测试结果见表1：
表1是实施例1-7与对比例1-6中的硅碳负极材料的性能测试结果
Figure BDA0002570534110000061
另外，由表1可见，采用本申请所述方法制备的含硅粉末，其中值粒度D50在110nm以下；所述纳米硅通过X射线衍射图案分析，根据2θ＝28.4°附近的归属于Si(111)的衍射峰的半峰宽值，由Scherrer式计算出纳米硅的晶粒在12nm以下。通过调整湿法研磨的工艺参数，可以调节含硅粉末的中值粒径、硅晶粒尺寸、氧含量和锆含量，以得到综合性能最优的负极材料。实施例1中含硅粉末制备的电池的前50周循环容量保持率最优，为91.7％，但因氧含量较高，首次库伦效率有一定的损失，仅80.4％；实施例2-4中含硅粉末的氧含量逐渐降低，所制备的电池的首次库伦效率较高，为81.2～84.7％，但其循环性能有逐渐下降的趋势。因实施例3中含硅粉末的锆含量较高，有利于改善循环性能，前50周循环容量保持率为90.2％。
实施例5、6和7中，将所得的含硅粉末分别与天然石墨、软碳和碳纳米管按质量比7:3进行混合时，得到的硅碳负极材料的首次可以容量、首次库伦效率和前50周循环性能基本一致，由此可见，硅碳负极材料的性能主要受纳米硅性能指标的影响。
对比例1中，硅粉原料不进行纳米化，电池的整体性能都很差；
对比例2和对比3中，含硅粉末的研磨时间低于实施例1，虽首次可逆容量较高，但全电池的前50周循环容量保持率明显下降；
对比例4中将研磨时间调整为90h，所得含硅粉末中的氧含量和锆含量太高，使得电池的容量发挥大幅下降，仅912.6mAh/g，且首次库伦效率和循环性能也较差；
对比例5中使用硬质合金材质研磨珠，使所得含硅粉末中没有锆元素，电池的前50周循环容量保持率明显下降；
对比例6中，不加入有机溶剂，进行干法研磨时，物料的温升过高，且有结块的现象，研磨仅仅进行了1h，将物料取出，测试的性能与硅粉原料接近。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池负极材料用含硅粉末，该含硅粉末中有50～90wt.％的硅、5～30wt.％的氧和5～20wt.％的锆，所述含硅粉末的中值粒度D50在110nm以下；所述含硅粉末通过X射线衍射图案分析，根据2θ＝28.4°附近的归属于Si(111)的衍射峰的半峰宽值，由Scherrer公式计算出硅的晶粒尺寸在12nm以下。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料用含硅粉末，其特征在于，所述含硅粉末通过场发射扫描电镜进行检测，可观察到含硅粉末中的硅颗粒和锆颗粒都呈不规则形状，部分锆颗粒具有尖锐的棱角，均匀分散在硅颗粒中。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料用含硅粉末，其特征在于，该含硅粉末中有55～85wt.％的硅，更优选的，该含硅粉末中有65～75wt.％的硅。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料用含硅粉末，其特征在于，所述含硅粉末通过氧氮氢分析仪检测，可得到氧含量为5～30wt.％，优选为10～25wt.％，更优选为15～20％，所述部分氧元素存在于硅颗粒的表面。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料用含硅粉末，其特征在于，所述含硅粉末通过电感耦合等离子体发射光谱仪检测，得到锆含量为5～20wt.％，优选为10～15wt.％，优选的，所述锆颗粒以锆氧化物形式存在。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料用含硅粉末，其特征在于，所述含硅粉末具有1.2～2.6g/cm3的真密度，具有2～300m2/g的比表面积。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的锂离子电池负极材料用含硅粉末的方法，其特征在于：
在砂磨机配套的搅拌罐中加入微米硅粉，微米硅粉的中值粒径D50为1～1000μm，微米硅粉的纯度≥99％，再在搅拌罐中加入溶剂湿法研磨，控制搅拌罐中的混合溶液的固含量为5～40％，开启慢速搅拌，砂磨机中填入0.05～0.5mm的氧化锆球磨珠，控制氧化锆珠与硅粉的质量比为15:1～20:1，砂磨机的主机转速为900～1000rpm，研磨时间为10-90h，优选为35～60h，得到的硅浆料，再将硅浆料进行加热干燥，得到含硅粉末；
所述砂磨机搅拌轴的结构形状为盘式，棒式或棒盘式中的一种；
所述研磨溶剂为纯水、甲醇、甲苯、苯甲醇、乙醇、乙二醇、氯化乙醇、丙醇、异丙醇、丙二醇、丁醇、正丁醇、异丁醇、戊醇、新戊醇、辛醇、丙酮或环已酮的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述湿法研磨后的浆液的粘度为0～100Pa·s。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述湿法研磨后的浆液的固含量为5～40％，优选10～25％。
10.一种锂离子电池负极材料，其特征在于，其包含权利要求1至6中任一项所述的含硅粉末与碳类材料结合，所述碳类材料为人造石墨、天然石墨、多孔石墨、多层石墨片、软碳、硬碳、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、多孔碳、裂解碳中的一种或多种。
CN202010639814.5A 2020-07-06 2020-07-06 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法 Pending CN111755679A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010639814.5A CN111755679A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法
PCT/CN2021/075669 WO2022007402A1 (zh) 2020-07-06 2021-02-06 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010639814.5A CN111755679A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111755679A true CN111755679A (zh) 2020-10-09

Family

ID=72679332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010639814.5A Pending CN111755679A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111755679A (zh)
WO (1) WO2022007402A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022007402A1 (zh) * 2020-07-06 2022-01-13 马鞍山科达普锐能源科技有限公司 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1855586A (zh) * 2005-04-27 2006-11-01 财团法人工业技术研究院 二次锂离子电池的负极材料
US20130189575A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Yogesh Kumar Anguchamy Porous silicon based anode material formed using metal reduction
CN103531761A (zh) * 2013-10-28 2014-01-22 上海利物盛企业集团有限公司 一种纳米硅的制备方法
CN105576185A (zh) * 2016-03-18 2016-05-11 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池的硅碳复合负极极片及其制备方法
CN106415897A (zh) * 2014-06-11 2017-02-15 小林光 锂离子电池的负极材料、锂离子电池、锂离子电池的负极或负极材料的制造方法及制造装置
CN107634208A (zh) * 2017-09-20 2018-01-26 赣州市瑞富特科技有限公司 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法
CN108123111A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种锂离子电池用硅基复合负极材料、其制备方法及包含该材料的锂离子电池负极
CN108736007A (zh) * 2018-08-20 2018-11-02 赣州市瑞富特科技有限公司 一种高压实密度锂离子电池硅碳负极材料的制备方法
CN109742372A (zh) * 2019-01-15 2019-05-10 北京交通大学 一种制备高性能锂离子电池硅碳负极复合材料的方法
CN110065945A (zh) * 2019-03-22 2019-07-30 江苏载驰科技股份有限公司 一种锂电用纳米硅颗粒的制备方法
CN110797517A (zh) * 2019-10-23 2020-02-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种掺杂镍银合金颗粒硅碳负极材料的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8268481B2 (en) * 2007-09-10 2012-09-18 Tiax Llc Nano-sized silicon
CN110635124A (zh) * 2012-10-26 2019-12-31 日立化成株式会社 锂离子二次电池用负极材料、锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池
CN111180719A (zh) * 2020-01-07 2020-05-19 马鞍山科达普锐能源科技有限公司 一种三级研磨制备纳米硅的方法
CN111628162B (zh) * 2020-07-06 2021-10-22 马鞍山科达普锐能源科技有限公司 一种锂离子电池用多孔硅负极材料及其制备方法
CN111755679A (zh) * 2020-07-06 2020-10-09 马鞍山科达普锐能源科技有限公司 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法
CN111755681A (zh) * 2020-07-06 2020-10-09 马鞍山科达普锐能源科技有限公司 一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1855586A (zh) * 2005-04-27 2006-11-01 财团法人工业技术研究院 二次锂离子电池的负极材料
US20130189575A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Yogesh Kumar Anguchamy Porous silicon based anode material formed using metal reduction
CN103531761A (zh) * 2013-10-28 2014-01-22 上海利物盛企业集团有限公司 一种纳米硅的制备方法
CN106415897A (zh) * 2014-06-11 2017-02-15 小林光 锂离子电池的负极材料、锂离子电池、锂离子电池的负极或负极材料的制造方法及制造装置
CN105576185A (zh) * 2016-03-18 2016-05-11 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池的硅碳复合负极极片及其制备方法
CN108123111A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种锂离子电池用硅基复合负极材料、其制备方法及包含该材料的锂离子电池负极
CN107634208A (zh) * 2017-09-20 2018-01-26 赣州市瑞富特科技有限公司 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法
CN108736007A (zh) * 2018-08-20 2018-11-02 赣州市瑞富特科技有限公司 一种高压实密度锂离子电池硅碳负极材料的制备方法
CN109742372A (zh) * 2019-01-15 2019-05-10 北京交通大学 一种制备高性能锂离子电池硅碳负极复合材料的方法
CN110065945A (zh) * 2019-03-22 2019-07-30 江苏载驰科技股份有限公司 一种锂电用纳米硅颗粒的制备方法
CN110797517A (zh) * 2019-10-23 2020-02-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种掺杂镍银合金颗粒硅碳负极材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国材料研究学会, 冶金工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022007402A1 (zh) * 2020-07-06 2022-01-13 马鞍山科达普锐能源科技有限公司 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022007402A1 (zh) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111755684B (zh) 一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法
CN111710845A (zh) 硅氧复合负极材料及其制备方法和锂离子电池
CN112366301A (zh) 一种锂离子电池用硅/硅氧化物/碳复合负极材料及其制备方法
CN104577081A (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN109860548B (zh) 一种纳米硅材料的制备方法及其应用
CN111628162B (zh) 一种锂离子电池用多孔硅负极材料及其制备方法
WO2022199389A1 (zh) 硅氧复合负极材料及其制备方法、锂离子电池
CN112687852B (zh) 硅氧锂颗粒及其制备方法、负极材料、极片和电池
WO2021129125A1 (zh) 一种中空核壳结构硅碳复合负极材料及其制备方法
CN111755680B (zh) 一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法
CN109103438B (zh) 一种锂离子电池用核壳结构负极材料及其制备方法
CN112687853B (zh) 硅氧颗粒团聚体及其制备方法、负极材料、电池
CN113394386A (zh) 一种硅碳负极材料及其制备方法
CN111348647A (zh) 一种多层级包覆结构硅碳复合材料及其制备方法
CN111755676A (zh) 一种锂离子电池用硅合金负极材料及其制备方法
Lin et al. In situ electrochemical creation of cobalt oxide nanosheets with favorable performance as a high tap density anode material for lithium-ion batteries
CN113644252A (zh) 一种硅碳负极材料及制备方法
KR102176590B1 (ko) 리튬 이차전지용 음극 활물질의 제조방법 및 리튬 이차전지
CN110931792B (zh) 一种包覆型硅基材料及其制备方法
CN112968169A (zh) 一种锂离子电池用复合负极材料及其制备方法
CN112687851A (zh) 硅氧颗粒及其制备方法、负极材料和电池
CN111755679A (zh) 一种锂离子电池负极材料用含硅粉末及其制备方法
CN111900352A (zh) 一种钛酸锂硅基复合负极材料及其制备方法
CN108878823B (zh) 一种金属橄榄石包覆纳米硅的制备方法
CN111755678A (zh) 一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201009

RJ01 Rejection of invention patent application after publication