(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 202111624421.8 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 深圳市翔丰华科技股份有限公司 地址 518000 广东省深圳市龙华 新区龙华 街道清祥路1号宝能科技园9栋C座20 楼J单元 申请人 福建翔丰华 新能源材 料有限公司 (72)发明人 宋宏芳　滕克军　白宇　赵东辉　 周鹏伟　 (74)专利代理 机构 厦门市新 华专利商标代理有 限公司 3 5203 专利代理师 吴成开　徐勋夫 (51)Int.Cl. C01B 32/05(2017.01) C01B 33/02(2006.01)H01M 4/38(2006.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 锂离子电池用低膨胀硅碳负极材料的制备 方法 (57)摘要 本发明公开一种锂离子电池用低膨胀硅碳 负极材料的制备方法， 包括以下步骤： 将硅粉、 粘 结剂、 造孔剂、 溶剂按比例加入砂磨机研磨， 得到 硅浆料； 再将得到的硅浆料干燥成粉， 得到硅碳 前驱体； 最后， 将得到的硅碳前驱体置于氮气气 氛保护炉中进行烧结， 粉碎筛分后得到硅碳负极 材料。 采用 简单的三步法， 实现造孔和包覆的一 体化制备， 通过此方法， 造孔剂在硅粉的表面上 进行充分的热分解造孔， 实现初步的孔骨架， 沥 青流动在孔骨架表面包覆， 形成内部多孔、 表面 包覆均匀密实的硅碳材料， 碳化后形成的内部多 孔可以有效地缓冲硅的体积膨胀， 同时， 表面密 实的包覆层可 以实现低比表面积， 改善了界面， 使得硅碳负极容量、 首次效率、 功率性能可以得 到大幅提升 。 权利要求书1页 说明书4页 CN 114436238 A 2022.05.06 CN 114436238 A 1.一种锂离 子电池用低膨胀硅碳负极材 料的制备 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： （1） 混料： 将硅粉、 粘结剂、 造孔剂、 溶剂按照1： （0.05 ‑0.5） ： （0.05 ‑0.1） ： （0.5 ‑2.0） 的 质量比加入砂磨机研磨1 ‑5h， 研磨速度为5 00‑2500r/min， 得到硅浆料； （2） 造粒： 将步骤 （1） 得到的硅浆料通过喷雾干燥机干燥成粉， 喷雾干燥的进风温度为 150‑300℃， 出风温度为10 0‑150℃， 恒流泵转度为5 0‑100 r/min， 得到硅碳前驱体； （3） 碳化： 将步骤 （2） 得到的硅碳前驱体置于氮气气氛保护炉中进行烧结， 以2 ‑25℃/ min 的升温速率升 至1100‑1500℃并保温6 ‑12小时， 粉碎筛分后得到 硅碳负极材 料。 2.根据权利要求1所述的锂离子电池用低 膨胀硅碳负极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中的硅粉D5 0=20‑100nm， 其形貌为球形。 3.根据权利要求1所述的锂离子电池用低 膨胀硅碳负极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中的粘结剂为煤系沥青和油系沥青的一种或两者的混合物， 其软化点为50 ‑ 200℃。 4.根据权利要求1所述的锂离子电池用低 膨胀硅碳负极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中的造孔剂为碳酸氢铵、 碳酸铵、 乙二酸铵、 硝酸铵、 磷酸铵、 磷酸氢铵的一种 或两种以上。 5.根据权利要求1所述的锂离子电池用低 膨胀硅碳负极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中的溶剂为苯、 甲苯、 二甲苯的一种或两种以上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114436238 A 2锂离子电池用低膨 胀硅碳负极材料的制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及锂离子电池领域技术， 尤其是指一种锂离子电池用低膨胀硅碳负极材 料的制备 方法。 背景技术 [0002]锂离子电池具有工作电压高、 能量密度高、 工作温度宽、 循环寿命长、 无记忆效应、 环境友好等特点， 广泛应用于汽车、 电动自行车等动力电池 领域， 电力电网、 工业储能、 家庭 储能和通信储能等储能领域和智能手机、 笔记本电脑、 智能穿戴设备、 移动电源等3C数码领 域。 [0003]当前商业化的锂电池负极材料主要为改性天然石墨和人造石墨， 尽管制备技术已 相当成熟， 但 其理论比容量只有372mAh/g， 难以满足市场对 大容量锂离子电池的需求， 因此 当前在加大更高克容量的硅碳负极研发。 尽管硅碳负极的容量很高， 但是膨胀非常大， 在满 电状态下可以达到约300％的体积膨胀。 如中国发明专利CN109659551A公开了一种低膨胀 锂离子电池用硅负极材料的制备方法， 制备方法为取纳米硅粉分散于超纯水中制备硅浆 料； 在硅浆料中加入苯二酚、 甲醛、 碳酸钠制备硅溶胶； 硅溶胶成化得硅凝胶； 硅凝胶老化、 炭化得炭化料； 炭化料进行粉碎、 分级处理得硅碳复合材料A； 采用中间相沥青对硅碳复合 材料A进行浸渍、 表面包覆得包覆料B； 将包覆料B再炭化、 过筛处理得到低膨胀锂离子电池 用硅负极材 料。 该发明方法步骤复杂， 多步进行 热处理， 能耗高， 不利于产业 化。 [0004]因此， 有必要对现有低膨胀锂离 子电池用硅负极材 料的制备 方法进行改进。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明针对现有技术存在之缺失， 其主要 目的是提供一种锂离子电池 用低膨胀硅碳负极材料的制备方法， 其工艺简单， 能耗较低， 从而进一步降低 成本， 便于推 广应用， 有利于产业 化。 [0006]为实现上述目的， 本发明采用如下之技 术方案： [0007]一种锂离 子电池用低膨胀硅碳负极材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0008](1)混料： 将硅粉、 粘结剂、 造孔剂、 溶剂按照1： (0.05 ‑0.5)： (0.05 ‑0.1)： (0.5‑ 2.0)的质量比加入砂磨机研磨1 ‑5h， 研磨速度为5 00‑2500r/min， 得到硅浆料； [0009](2)造粒： 将步骤(1)得到的硅浆料通过喷雾干燥机干燥成粉， 喷雾干燥 的进风温 度为150‑300℃， 出风温度为10 0‑150℃， 恒流泵转度为5 0‑100r/min， 得到硅碳前驱体； [0010](3)碳化： 将步骤(2)得到的硅碳前驱体置于氮气气氛保护炉中进行烧结， 以2 ‑25 ℃/min的升温速率升 至1100‑1500℃并保温6 ‑12小时， 粉碎筛分后得到 硅碳负极材 料。 [0011]作为一种优选方案， 所述 步骤(1)中的硅粉D5 0＝20‑100nm， 其形貌为球形。 [0012]作为一种优选方案， 所述步骤(1)中的粘结剂为煤系沥青和油系沥青 的一种或两 者的混合物， 其软化 点为50‑200℃。 [0013]作为一种优选方案， 所述步骤(1)中的造孔剂 为碳酸氢铵、 碳酸铵、 乙二酸铵、 硝酸说　明　书 1/4 页 3 CN 114436238 A 3