(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 202111479735.3 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 桂林电子科技大 学 地址 541000 广西壮 族自治区桂林市七 星 区金鸡路1号 (72)发明人 俞兆喆　童启林　赵贵权　程燕　 (74)专利代理 机构 深圳盛德大业知识产权代理 事务所(普通 合伙) 44333 代理人 左光明 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 4/583(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 快充型复合负极材 料及其制备方法与应用 (57)摘要 本发明提供了一种快充型复合负极材料及 其制备方法与应用， 该制备方法为： 采用无定形 碳源和锂源电解质混合材料对硅基材料进行包 覆改性， 得到改性硅基材料； 通过石墨材料对改 性硅基材料进行包覆和修饰； 然后再用固态电解 质材料对上述材料进行再次包覆， 在惰性气氛下 进行烧结形成以石墨为主体的快充型复合负极 材料。 该方法制备的负极材料的复合包覆层不仅 可以提供高效的离子传输特性， 阻隔电解液对石 墨修饰的硅基复合材料的侵蚀， 提升循环稳定 性， 还有助于形成动态稳定的原位SEI膜， 并使原 位SEI膜处于动态平 衡状态以避免在大倍率充 放 电时造成SEI膜过 厚或SEI膜的破坏， 同时锂源电 解质可以提供部分锂离子参与形成原位SEI膜， 减少对正极材料提供的活性锂的消耗， 进而提高 复合负极材 料的库伦效率。 权利要求书1页 说明书7页 附图7页 CN 114335456 A 2022.04.12 CN 114335456 A 1.一种快充型复合负极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 采用无定形碳源和锂源电解质混合材料对所述硅基材料进行包覆改性， 得到改性 硅基材料； S2、 通过石墨材 料对所述改性硅基材 料进行包覆和修饰； S3、 采用固态电解质材料对步骤S2中生成的材料再次进行包覆并在惰性气氛下烧结形 成以石墨为主体的快充型复合负极材 料。 2.根据权利要求1所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述石墨材料 的粒径为3～ 25 μm； 或/和 所述硅基材 料由纳米级硅 颗粒和微米级氧化 亚硅颗粒混合而成。 3.根据权利要求2所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 在所述快充型 复合负极材料中， 所述纳米级硅的含量为0～20wt％， 所述微米级氧化亚硅的含量为0～ 30wt％， 所述硅基材 料的含量 为0～50wt％。 4.根据权利要求1所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述无定形碳 源为单糖、 多糖、 沥青、 石蜡中的一种或多种。 5.根据权利要求1所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述锂源电解 质包括氧化锂、 过 氧化锂、 氢 氧化锂、 氟化锂、 硫化锂、 碳 酸锂、 磷酸锂中的一种或多种。 6.根据权利要求1所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述快充型复 合负极材料中的硅基材料的表层形成无定形碳源和锂源电解质混合材料包覆层、 石墨保护 层和固态电解质材料包覆层的三层结构； 所述硅基材料 的表层、 所述硅基材料与改性石墨 形成的大颗粒表面均形成了原位固体电解质界面膜。 7.根据权利要求6所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述无定形碳 源和锂源电解质混合材料包覆层的厚度为 10nm～10 μm， 所述固态电解质材料包覆层的厚度 为20nm～10 μm。 8.根据权利要求1所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述包覆改性 或包覆烧结的温度为20 0～1000℃， 时间为1～12h， 升温速率 为2～5℃/mi n。 9.根据权利要求1所述的快充型复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述固态电解 质包括LLTO、 LLZO、 LATP、 LAGP、 LP SI、 LPSCI中的一种或多种。 10.一种快充型复合负极材料， 其特征在于， 由权利要求1 ‑9中任一项所述的快充型复 合负极材 料的制备 方法制备 得到。 11.一种快充型复合负极材料的应用， 其特征在于， 将权利要求10 中所述的快充型复合 负极材料应用于锂离 子电池或超级电容器中。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114335456 A 2快充型复合负极材料及其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于电池技术领域， 尤其涉及一种快充型复合负极材料及其制备方法与应 用。 背景技术 [0002]能源不仅是人类生存的基础， 而且还是可持续发展的社会经济基础。 然而 随着环 境污染的扩大， 人类面临着日益加剧的能源危机。 锂离子电池(LIB)作为一种循环寿命长， 价格合理， 对生态环境友好的储能技术。 但是目前大多 数锂离子电池都面临着 循环寿命短、 充电慢的问题， 为了提升现有锂电池性能， 对低 成本和高能量密度的锂离子电池电极材料 的开发提出了更高的要求。 其中负极材料是决定电池性能的关键材料之一， 因此， 亟需开 发 一种长循环寿命 且具备快充能力的负极材 料。 [0003]目前商业化锂离子电池负极以石墨为主， 然而石墨负极材料理论容量较低 (372mAh/g)， 而且目前实际容量已接近理论值， 进一步提升的空间有限。 另外， 在众多负极 材料中， 硅负极材料理论比容量高(4200mAh/g)， 是最具前景的负极材料之一， 但是在循环 过程中会产生严重体积膨胀而造成可逆容量的急剧衰减。 现有技术中通过采用石墨与硅基 复合得到的负极材料既可以减缓循环过程中因体积膨胀而造成的容量衰减， 又可以提高容 量， 因而成为当前最有 可能商业化的材料之一。 但是， 由于石墨修饰的硅基复合负极材料存 在首圈库伦效率低， 且在大倍率充放电时会产生较厚的SEI膜或部 分SEI脱落导致容量 急剧 衰减， 进而限制了其在快充电池领域的发展。 发明内容 [0004]本发明实施例提供一种快充型复合负极材料及其制备方法与应用， 旨在解决现有 技术中石墨修饰的硅基复合负极材料存在首圈库伦效率低， 且在大倍率充放电时会产生较 厚的SEI膜或部分SEI脱落 导致容量急剧衰减的问题。 [0005]本发明实施例 是这样实现的， 一种快充型复合负极材料的制 备方法， 包括以下步 骤： [0006]S1、 采用无定形碳源和锂源电解质混合材料对所述硅基材料进行包覆改性， 得到 改性硅基材 料； [0007]S2、 通过石墨材 料对所述改性硅基材 料进行包覆和修饰； [0008]S3、 采用固态电解质材料对步骤S2中生成的材料再次进行包覆并在惰性气氛下烧 结形成以石墨为主体的快充型复合负极材 料。 [0009]优选的， 在所述的快充型 复合负极材料的制备方法中， 所述石墨材料的粒径为3～ 25 μm； 或/和 [0010]所述硅基材 料由纳米级硅 颗粒和微米级氧化 亚硅颗粒混合而成。 [0011]更优选的， 在所述的快充型复合负极材料的制 备方法中， 在所述快充型复合负极 材料中， 所述纳米级硅的含量为0～20wt％， 所述微米级 氧化亚硅的含量为0～30wt％， 所述说　明　书 1/7 页 3 CN 114335456 A 3