一种全固态电池负极材料的制备方法与流程

专利2026-06-28  2

本发明涉及负极材料,尤其涉及一种全固态电池负极材料的制备方法。


背景技术:

1、锂离子电池具有比容量高、稳定的工作电压、安全性好、无记忆效应等一系列的优点,因此被广泛应用于诸多便携式电子仪器设备中。随着各种电子设备以及电动汽车的快速发展,人们对锂离子电池的能量以及循环寿命的要求越来越高。负极材料是电池中的重要组成部分,其与正极材料一起决定着锂离子电池的循环寿命、容量和安全性等关键性能,成为重点研究对象。

2、目前商业化石墨类负极材料的比容量低,仅为372mah/g,限制了锂离子电池整体容量的提高,已经不能满足市场的需求。而硅材料已被证明是高能锂离子电池的优秀替代石墨材料,因为其具有优异的理论比容量,高达4200mah/g。但是,对于硅基材料的普及,目前仍存在一些困难,例如循环过程中展现出的较大体积变化、硅材料本身较差的导电性等问题,这些缺陷都严重阻碍了硅基材料在锂离子电池中的应用。

3、因此,亟需提出一种全固态电池负极材料的制备方法以解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明公开了一种全固态电池负极材料的制备方法,其可以有效解决背景技术中涉及的至少一个技术问题。

2、为实现上述目的,本发明的技术方案为:

3、一种全固态电池负极材料的制备方法,包括以下步骤:

4、步骤s1,称取一定质量的红磷和纳米硅球磨混合,得到混合物;

5、步骤s2,将所述混合物与环糊精球磨混合,得到磷硅复合材料;

6、步骤s3,将所述磷硅复合材料放入多酰氯溶液中反应一段时间,然后进行处理,得到全固态电池负极材料。

7、作为本发明的一种优选改进,所述红磷和所述纳米硅的质量比为5-8:5-2。

8、作为本发明的一种优选改进,所述磷硅复合材料中环糊精的质量占比为0.5-5%。

9、作为本发明的一种优选改进,步骤s1和s2中,球磨混合的速率为200-500rpm,球磨的时间为15-60min,球料比为1:20-40。

10、作为本发明的一种优选改进,步骤s3中,将多酰氯单体溶于有机溶剂中得到多酰氯溶液;所述多酰氯单体为二官能度以上活性酰氯单体,所述有机溶剂为正己烷和环己烷中的任意一种,所述多酰氯溶液的浓度为0.01-0.5mol/l。

11、作为本发明的一种优选改进,所述多酰氯单体为均苯三甲酰氯和对苯二甲酰氯中的任意一种。

12、作为本发明的一种优选改进,步骤s3中,将所述磷硅复合材料放入多酰氯溶液中反应30s-2min后,低温烘干得到全固态电池负极材料。

13、作为本发明的一种优选改进,步骤s3中,将所述磷硅复合材料放入多酰氯溶液中反应的温度为20-60℃。

14、本发明的有益效果如下:

15、1、本发明将红磷和纳米硅混合并通过两者的混合物与环糊精反应,利用环糊精的空洞结构,将纳米级的磷硅混合物束缚在其分子空穴内,限制了负极的膨胀;

16、2、本发明通过将磷硅复合材料,即包覆着磷硅混合物的环糊精与多酰氯溶液反应,进一步将磷硅复合材料封装在分子腔内部,避免了磷硅在压力作用下从分子腔内部扩散出来。



技术特征:

1.一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述红磷和所述纳米硅的质量比为5-8:5-2。

3.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述磷硅复合材料中环糊精的质量占比为0.5-5%。

4.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,步骤s1和s2中,球磨混合的速率为200-500rpm,球磨的时间为15-60min,球料比为1:20-40。

5.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,步骤s3中,将多酰氯单体溶于有机溶剂中得到多酰氯溶液;所述多酰氯单体为二官能度以上活性酰氯单体,所述有机溶剂为正己烷和环己烷中的任意一种,所述多酰氯溶液的浓度为0.01-0.5mol/l。

6.根据权利要求5所述的一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述多酰氯单体为均苯三甲酰氯和对苯二甲酰氯中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,步骤s3中,将所述磷硅复合材料放入多酰氯溶液中反应30s-2min后,低温烘干得到全固态电池负极材料。

8.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料的制备方法,其特征在于,步骤s3中,将所述磷硅复合材料放入所述多酰氯溶液中反应的温度为20-60℃。


技术总结
本发明公开了一种全固态电池负极材料的制备方法,属于负极材料技术领域,该方法首先称取一定质量的红磷和纳米硅球磨混合,得到混合物;然后将所述混合物与环糊精球磨混合,得到磷硅复合材料;最后将所述磷硅复合材料放入多酰氯溶液中反应一段时间,进行处理后得到全固态电池负极材料。本发明通过将包覆着磷硅混合物的环糊精与多酰氯溶液反应,进一步将磷硅复合材料封装在分子腔内部,避免了磷硅在压力作用下从分子腔内部扩散出来。

技术研发人员:靳进波,张敏敏,施鸥玲,肖骏,杜西兰,秦舒浩,晏燕,姚勇,李科褡,伍宏明
受保护的技术使用者:贵州省材料产业技术研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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