(19)中华 人民共和国 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 202111512183.1 (22)申请日 2021.12.07 (71)申请人 南京宇博瑞材 料科技有限公司 地址 210000 江苏省南京市栖霞区栖霞街 道广月路3 0-06号 (72)发明人 陈家禄　何倩　陈子博　韩旭然　 史丽　 (74)专利代理 机构 北京中知法苑知识产权代理 有限公司 1 1226 代理人 李明　赵吉阳 (51)Int.Cl. H01M 4/139(2010.01) H01M 4/13(2010.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 4/62(2006.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方 法 (57)摘要 本发明公开了一种高强度硅合金锂电负极 材料及其制备方法， 主要采用以下步骤： 将原材 料(即金属粉、 硅纳米粉、 碳材料、 聚丙烯腈纤维 和格伦胶)进行混合粉粹， 并加入二甲基乙酰胺 进行研磨； 将研磨好的混合物涂布在铜箔上进行 真空干燥； 随后将干燥好的铜箔进行热分解处理 并退火至室温。 本发明制备的电极材料具有较高 的机械强度； 电池充放电过程中硅体积变化得到 有效地缓解； 具有高机械弹性的石墨烯包裹的硅 颗粒， 有助于适应 显著的体积变化。 权利要求书1页 说明书7页 CN 114203973 A 2022.03.18 CN 114203973 A 1.一种高强度硅合金锂电负极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤(1)： 将金属粉、 硅纳米粉、 碳材料、 聚丙烯腈纤维和格伦胶混合， 并粉碎成混合物 A； 步骤(2)： 将步骤(1)所得混合物A进行研磨， 研磨过程中加入二甲基乙酰胺； 得到混合 物B； 步骤(3)： 将步骤(2)研磨得到的混合物B涂布至铜箔上； 步骤(4)： 随后将步骤(3)得到的负载混合物B的铜箔进行真空干燥； 得到电极片； 步骤(5)： 对步骤(4)所 得的电极片进行 热分解处 理； 步骤(6)： 对步骤(5)热分解处 理后的电极片进行 退火处理， 使电极片降至室温。 2.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 所 述硅合金锂电负极材料中各组分的质量百分数分别为： 金属粉15～25％、 硅纳米粉30～ 40％、 碳材 料20～30％、 聚丙烯腈纤维 15～25％、 格伦胶5～10％、 二甲基乙酰胺5～10％。 3.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤(1)中所述的金属粉， 其金属成分为镍、 铁、 铜或钴的一种； 所述碳材料为石墨烯、 碳纳米 管或导电石墨中的一种。 4.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤(2)中研磨所采用的研磨珠为氧化锆 。 5.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 所 述铜箔厚度为5～15 μm， 涂布面密度为3 0～100g/m2。 6.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤(4)中真空干燥温度为6 0～90℃， 干燥时间为6～12小时。 7.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤(5)中热分解温度为 400～600℃。 8.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤(5)达到热分解温度的升温速度为5～15℃/mi n， 热分解过程恒温处 理时间60～120mi n。 9.根据权利要求1所述的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤(6)退火速度为6～10℃/mi n。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114203973 A 2一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及锂电池负极材料领域， 具体涉及一种高强度硅合金锂电负极材料的制 备方法。 背景技术 [0002]由于锂电池在充放电过程中， 硅颗粒发生巨大的体积变化， 即大颗粒转变为小颗 粒， 电极导电性下降， 硅表面形成不稳定的固体电解质膜(S EI)， 造成电池容量快速下降。 研 究表明， 硅在临界尺寸150nm以下具有抗颗粒破裂能力， 该尺 寸的颗粒有助于维持电极的完 整性。 另外， 小颗粒可缩短锂离子扩散 路径的长度， 提高了倍率性能。 因此， 构建具有合适尺 寸的复合硅负极是改善体积膨胀效应， 提高极片电子电导率的重要途径。 申请号: 202011018129.7的专利中采用水热反应， 制备了一种氮掺杂石墨烯包覆SiC纳米颗粒锂离 子电池负极材料的制备方法， 申请号为201510675842.1的专利提出一种锂离子电池用硅基 负极材料 的制备方法， 以正硅酸乙酯和纳米氧化铝为模板剂， 制备出 的二氧化硅包裹的纳 米氧化铝材料在与多巴胺 聚合热处理后， 最后得到聚多巴胺热解碳层包覆的中空多孔硅。 现有的技术方案虽然可制备复合结构的纳米硅材料， 但碳硅之间只是简单 的物理混合， 无 法紧密的链接， 导致硅复合材料机械强度下降， 充放电过程中很容易出现电极片结构崩塌 或者断裂， 最终使得电池容 量和寿命快速下降。 发明内容 [0003]本发明旨在克服现有硅合金机械强度低的问题， 提供一种具有高强度硅合金锂电 负极材料的制备 方法。 该方法可有效降低硅在临界尺寸， 并增强负极材 料的强度。 [0004]本发明提出的一种高强度硅合金锂电负极材料的制备方法通过以下技术方案予 以实现。 [0005]一种高强度硅合金锂电负极材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0006]步骤(1)： 将金属粉、 硅纳米粉、 碳材料、 聚丙烯腈纤维和格伦胶混合， 并粉碎成混 合物A； [0007]步骤(2)： 将步骤(1)所得混合物A进行研磨， 研磨过程中加入二甲基乙酰胺； 得到 混合物B； [0008]步骤(3)： 将步骤(2)研磨得到的混合物B涂布至铜箔上； [0009]步骤(4)： 随后将步骤(3)得到的负载混合物B的铜箔进行真空干燥； 得到电极片； [0010]步骤(5)： 对步骤(4)所 得的电极片进行 热分解处 理； [0011]步骤(6)： 对步骤(5)的电极片进行 退火处理， 使电极片降至室温。 [0012]作为优选， 负极材料中各组分的质量百分数分别为： 金属粉15～25％、 硅纳 米粉30 ～40％、 碳材 料20～30％、 聚丙烯腈纤维 15～25％、 格伦胶5～10％、 二甲基乙酰胺5～10％。 [0013]本发明在研磨前对混合物进行粉碎处理， 这一操作旨在降低金属粉和硅钠米粉的 颗粒尺寸， 使金属粉、 硅纳米、 碳材料等进行充分有效的混合。 加入聚丙烯腈纤维主要有三说　明　书 1/7 页 3 CN 114203973 A 3