(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111485309.0 (22)申请日 2021.12.07 (71)申请人 万向一二三股份公司 地址 311215 浙江省杭州市萧 山区萧山经 济技术开发区建 设二路85 5号 (72)发明人 陈云　张小祝　苏敏　李凡群　 (74)专利代理 机构 杭州杭诚专利事务所有限公 司 33109 专利代理师 尉伟敏 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/48(2010.01) H01M 4/583(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种长循环快充SiO石墨复合负极材料及其 制备方法 (57)摘要 本发明涉及电池负极材料领域， 公开了一种 长循环快充SiO石墨复合负极材料及其制备方 法， SiO石墨复合负极材料由Si O、 石墨、 黏结剂和 纳米多孔弹性合金高温捏合制得； 本发明通过黏 结剂高温捏 合制得的碳先将SiO和纳米弹性多 孔 合金包裹成球制成一次SiO颗粒， 再将石墨包裹 在一次Si O颗粒外侧制得Si O石墨复合负极材料， 显著提高了硅基负极锂电池快充时的循环性能 和快充性能， 纳米多孔弹性合金可以起到缓冲 SiO体积膨胀的作用， 减缓负极材料因体积膨胀 而破损的速度； 两次造粒依次将纳米多孔弹性合 金和石墨包裹在SiO外侧， 形成了SiO为内核， 纳 米多孔弹性合金/碳为中间夹层， 石墨/碳为外壳 的双层包覆结构更加稳定 。 权利要求书1页 说明书4页 CN 114628652 A 2022.06.14 CN 114628652 A 1.一种长循环快充SiO石墨复合负极材料， 其特征是， 所述SiO石墨复合负极材料由 SiO、 石墨、 黏结剂和纳米多孔弹性 合金高温捏合制得。 2.根据权利要求1所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料， 其特征是， 所述纳米 多孔弹性 合金的粒径为70 ‑100nm， 所述SiO的粒径为1 ‑100 μm。 3.一种如权利要求1 ‑2任一所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料制备方法， 其 特征是， 制备步骤 包括： （1） 制备纳米多孔弹性合金： 按比例将 弹性合金粉末与造孔剂均匀混合后压制成生坯， 将生坯置于 真空惰性氛围内煅烧， 首先升温进行一次煅烧， 再升温进 行二次煅烧， 冷却后制 得多孔弹性 合金， 再将多孔弹性 合金球磨制成纳米多孔弹性 合金； （2） 一次造粒： 按比例将SiO、 纳米多孔弹性合金、 粘结剂均匀混合并高温捏合制得一次 SiO颗粒， 捏合温度为10 0‑300℃， 捏合时间为3 0‑300min； （3） 二次造粒： 按比例将一次SiO颗粒、 石 墨和粘结剂均匀混合并高温捏合制得SiO石 墨 复合材料， 捏合温度为10 0‑300℃， 捏合时间为3 0‑300min。 4.根据权利要求3所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料制备方法， 其特征是， 所述纳米弹性多孔 合金选自F e‑Mn合金、 Mn‑Cu合金和Mn ‑Ge合金的一种或多种。 5.根据权利要求3所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料制备方法， 其特征是， 所述黏结剂选自沥青和树脂的一种或几种。 6.根据权利要求3所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料制备方法， 其特征是， 所述步骤 （1） 中造孔剂选自尿素、 氯化铵、 碳 酸氨、 碳酸氢氨的一种或多种。 7.根据权利要求3所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料制备方法， 其特征是， 所述步骤 （1） 中弹性 合金粉末与造孔剂的体积比为0.6 ‑0.7:0.3‑0.4。 8.根据权利要求3所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料制备方法， 其特征是， 所述步骤 （2） 中SiO、 纳米多孔弹性 合金、 粘结剂的质量份数比为80 ‑100： 20‑30： 1‑10。 9.根据权利要求3所述的一种长循环快充SiO石墨复合负极材料制备方法， 其特征是， 所述步骤 （3） 中一次SiO颗粒、 石墨和粘结剂的质量份数比为25 ‑20:1‑3:0.1‑0.5。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114628652 A 2一种长循环快充SiO石墨复合负极材料及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及电池负极材料领域， 尤其是涉及一种长循环快充SiO石墨复合负极材 料及其制备 方法。 背景技术 [0002]随着锂电池产业的快速发展， 对于锂离子电池的能量密度要求不断提高， 石墨作 为传统锂离子电池的负极材料， 其理论能量密度为372mAh/g， 远不能满足日益提升的能量 密度需求， 近年来发现硅基负极材料的理论能量密度可达到4200mAh/g， 是石墨负极的10 倍， 硅基负极材料 理论能量密度高， 合成的原材料储量丰富且价格低， 成为未来负极添加材 料的重点研究对象。 [0003]如公开号CN109686957A， 公开了一种人造石墨、 SiO基硅碳复合负极材料的制备方 法， 通过人造石墨、 SiO基硅碳复合负极材料的使用可以有效解决锂离子电池在 充放电过程 中的体积膨胀， 提高负极材料的能量密度； 人造石墨负极材料和SiO通过沥青很好地结合在 一起的这种结构， 可以进一步提高此负极材料的结构稳定性， 整个发明工艺流程简单， 人造 石墨、 SiO基硅碳复合负极材料在锂离子电池负极材料和电池性能测试中展现出了良好的 物理性能和电化学性。 [0004]再如公开号CN109037636A， 公开了一种SiO/碳/石墨复合负极材料的制备方法， 通 过砂磨法将SiO适度纳米化， 再加入无机碳源进行砂磨， 提高无机碳源的分散性； 通过液相 碳包覆技术在SiO纳米颗粒表面包覆一层高导电率的碳材料， 避免电极制备过程中消 耗大 量粘结剂， 提高材料的加工性能； 通过高温热处理使SiO发生歧化反应， 可避免材料的局部 嵌锂而导 致材料粉化， 提高材 料的结构稳定性。 [0005]现有技术中硅基负极材料在快充使用时仍然存在循环性能差、 快充性能低的问 题， 因此需要提供了一种长循环快充SiO石墨复合负极材 料及其制备 方法以解决此问题。 发明内容 [0006]针对现有技术中的缺陷， 本发明提供了一种长循环快充SiO石墨复合负极材料及 其制备方法， 通过黏结剂高温捏合制得的碳先将SiO和纳米弹性多孔合金包裹成球制成一 次SiO颗粒， 再将石墨包裹在一次SiO颗粒外侧制得SiO石墨复合负极材料， 显著 提高了硅基 负极锂电池快充时的循环性能和电导 性。 [0007]为了实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案： 一种长循环快充SiO石墨复合负极材料， 所述SiO石墨复合负极材料由SiO、 石墨、 黏结剂和纳米弹性多孔 合金高温捏合制得。 [0008]本发明通过黏结剂高温捏合制得的碳先将S iO和纳米弹性多孔合金包裹成球制成 一次SiO颗粒， 再将石墨包裹在一次SiO颗粒外侧制得SiO石墨复合负极材料， 显著提高了硅 基负极锂电池快充时的循环性能和快充性能， 弹性合金具有导电性高、 弹性 强、 且耐腐蚀的 特点， 通过将纳米多孔 弹性合金包裹在SiO表 面， 可以起到缓冲SiO体积膨胀的作用， 纳米多说　明　书 1/4 页 3 CN 114628652 A 3