(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111486979.4 (22)申请日 2021.12.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113889611 A (43)申请公布日 2022.01.04 (73)专利权人 河南电池研究院有限公司 地址 453000 河南省新乡市华兰大道与牧 野大道交叉口东 南角 (72)发明人 杨书廷　张芬丽　郑延辉　贾伟晓　 (74)专利代理 机构 新乡市挺立众创知识产权代 理事务所(普通 合伙) 41192 代理人 林海 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/38(2006.01)H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) C01B 33/02(2006.01) C01B 32/05(2017.01) C01B 32/168(2017.01) C01B 32/194(2017.01) C01B 33/12(2006.01) 审查员 曹兴丽 (54)发明名称 一种硅碳负极材 料及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种硅碳负极材料， 包括内核 和外壳， 内核为由纳米硅颗粒和碳材料形成的球 体或类球体； 内核中有多个孔道； 外壳为依次包 覆在内核外的多孔的二氧化硅层和无定型碳层， 二氧化硅层和无定型碳层之间有间隙， 外壳有褶 皱的外表 面。 本发明还公开了硅碳负极材料的制 备方法。 本发 明制备的硅碳负极材料中具有电解 液渗入和锂离子储存位点和传输的通道， 缩短了 锂离子扩散的距离； 内核和外壳层之间的间隙缓 冲纳米硅的膨胀， 抑制硅碳负极材料体积变化； 褶皱表面增大了硅碳负极材料与电解液接触的 表面积； 二氧化硅层和无定型碳层形成双层保护 外壳， 提高了硅碳负极材料的循环性能。 本发明 硅碳负极材料， 导电性好， 倍率性能好， 循环性能 稳定。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 113889611 B 2022.03.18 CN 113889611 B 1.一种硅碳负极材料， 其特征在于， 包括内核和外壳， 所述内核为由纳米硅颗粒和碳材 料形成的球体或类球体， 所述碳材料包覆在所述纳米硅颗粒表面和填充在所述纳米硅颗粒 之间的缝隙中； 所述内核中具有多个孔道； 所述外壳为依 次包覆在所述内核外的多孔的二 氧化硅层和无定型碳层， 所述二氧化硅层和所述无定型碳层之间有间隙， 所述外壳具有褶 皱的外表面； 所述硅碳负极材 料由以下 方法制成： 步骤一， 将纳米硅颗粒与粘结剂、 碳材料前体、 成孔剂均匀分散在分散液中制成浆， 喷 雾干燥得球形或类球形颗粒； 所述碳材料前体为有机碳源、 碳纳米管、 碳纳米纤维和石墨烯 中的至少一种； 所述成孔剂为可 溶性碳酸氢盐； 步骤二， 将所得球形或类球形颗粒在500 ‑1000℃惰性气氛下煅烧3 ‑36h， 冷却得到具有 多个孔道的球 体或类球体内核； 步骤三， 将所得内核在搅拌下用稀酸浸泡0.5 ‑3h后， 去离子水清洗干净， 滤出， 真空干 燥； 将所得内核加入到质量比为9 ‑1:1的乙醇和水的混合液中， 加入质量含量为30%的氨水 搅拌均匀， 加入硅酸四乙酯， 搅拌下反应1 ‑24小时， 过 滤并洗涤滤饼 至中性,真空干燥； 其中； 内核、 氨水、 硅酸四乙酯、 乙醇和水混合液的质量比为： 1 ‑10： 5‑25： 2‑20:1‑10； 步骤四， 所得粉末与有机碳源按质量比9 ‑1:1的比例混匀， 500 ‑1000℃惰性气氛下高温 煅烧1‑24h； 步骤五， 将所得产物浸泡在质量浓度 为3‑40%的氢氟酸 中， 搅拌0.5 ‑5h， 过滤， 固体洗涤 至中性， 干燥， 得硅碳负极材 料； 其中， 所述惰性气氛为氮气、 氩气或氦气气氛， 所述有机碳源为蔗糖、 葡萄糖、 柠檬酸、 沥青、 酚醛树脂， 聚噻吩、 聚 吡咯和聚苯胺中的至少一种。 2.如权利要求1所述的硅碳负极材料， 其特征在于， 所述内核中的碳材料为无定型碳、 碳纳米管、 碳纳米纤维和石墨烯中的至少一种。 3.一种权利要求1或2所述的硅碳负极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一， 将纳米硅颗粒与粘结剂、 碳材料前体、 成孔剂均匀分散在分散液中制成浆， 喷 雾干燥得球形或类球形颗粒； 所述碳材料前体为有机碳源、 碳纳米管、 碳纳米纤维和石墨烯 中的至少一种； 所述成孔剂为可 溶性碳酸氢盐； 步骤二， 将所得球形或类球形颗粒在500 ‑1000℃惰性气氛下煅烧3 ‑36h， 冷却得到具有 多个孔道的球 体或类球体内核； 步骤三， 将所得内核在搅拌下用稀酸浸泡0.5 ‑3h后， 去离子水清洗干净， 滤出， 真空干 燥； 将所得内核加入到质量比为9 ‑1:1的乙醇和水的混合液中， 加入质量含量为30%的氨水 搅拌均匀， 加入硅酸四乙酯， 搅拌下反应1 ‑24小时， 过 滤并洗涤滤饼 至中性,真空干燥； 其中； 内核、 氨水、 硅酸四乙酯、 乙醇和水混合液的质量比为： 1 ‑10： 5‑25： 2‑20:1‑10； 步骤四， 所得粉末与有机碳源按质量比9 ‑1:1的比例混匀， 500 ‑1000℃惰性气氛下高温 煅烧1‑24h； 步骤五， 将所得产物浸泡在质量浓度 为3‑40%的氢氟酸 中， 搅拌0.5 ‑5h， 过滤， 固体洗涤 至中性， 干燥， 得硅碳负极材 料； 其中， 所述惰性气氛为氮气、 氩气或氦气气氛， 所述有机碳源为蔗糖、 葡萄糖、 柠檬酸、 沥青、 酚醛树脂， 聚噻吩、 聚 吡咯和聚苯胺中的至少一种。 4.如权利要求3所述硅碳负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述可溶性碳酸氢盐为碳权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113889611 B 2酸氢铵、 碳 酸氢钠、 碳 酸氢钾或碳 酸氢钙。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113889611 B 3