本發(fā)明涉及鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，屬于新能源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車的最大優(yōu)勢(shì)是引領(lǐng)低碳化、信息化、智能化未來汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，在全生命周期內(nèi)比傳統(tǒng)汽車具有更好的能源和環(huán)境效益。鋰離子電池是非常適合電動(dòng)汽車發(fā)展的化學(xué)儲(chǔ)能電池。要提高鋰離子電池的能量密度達(dá)到200～300Wh/kg，主要的途徑之一是提高負(fù)極的比容量，采用硅負(fù)極。因?yàn)楣柝?fù)極的理論容量高達(dá)3000mAh/g，但是硅負(fù)極存在充放電過稱中膨脹/收縮的問題，導(dǎo)致硅負(fù)極粉化脫落，結(jié)果是壽命縮短、性能惡化。
現(xiàn)在普遍的做法(CN201110378735.4、CN201310294027.1、CN201220313478.6、CN200710073343.0、CN200610062928.8、CN201410418485.6、CN201310073878.3、CN201410800266.4)是把石墨負(fù)極材料與硅負(fù)極材料結(jié)合在一起，通常制備成為球殼結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部采用納米硅顆粒，外面包覆一層石墨化的碳層，作為緩沖層，這種結(jié)構(gòu)有利于延長(zhǎng)硅負(fù)極材料的充放電次數(shù)。
此外，還有些方法是提供一種骨架結(jié)構(gòu)(CN201010191897.2、CN201310631187.0、CN201510924071.5)，把硅的膨脹和收縮限制在骨架結(jié)構(gòu)中，延緩電極的壽命。
上述兩類方法在一定程度上減緩解了納米硅的膨脹和收縮帶來的負(fù)極材料的性能惡化問題，但沒有從根本上解決問題。由于膨脹/收縮過程持續(xù)進(jìn)行，那么納米硅與外部的球殼或外部的約束骨架可能不斷脫離，最終更加惡化性能。
本發(fā)明提供了一種聚合物復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法，在球殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部用導(dǎo)電聚合物填充，把納米硅與石墨材料包裹在一起，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，利用聚合物的柔韌性來適應(yīng)納米硅顆粒的膨脹/收縮，保持住復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著地提高電極的充放電次數(shù)，達(dá)到延長(zhǎng)循環(huán)壽命的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
一種聚合物復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟是：(1)將納米硅、分散劑、粘結(jié)劑和顆粒狀石墨在有機(jī)溶劑中混合，干燥得到復(fù)合納米硅/石墨聚合體；(2)將得到的復(fù)合納米硅/石墨聚合體加入至碳源前驅(qū)體的分散液中，混合，然后干燥，再升溫至800～1250℃進(jìn)行熱處理6～10h；(3)將步驟(2)得到的物料浸漬在20％聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液中，加熱到100℃保持3h，然后噴霧干燥得到聚合物復(fù)合硅碳負(fù)極材料。
所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、丁酮或者是其中兩者的組合，所述的分散劑為十六烷基三甲基溴化銨，所述的粘接劑為聚丙烯酸。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
(1)把D50粒徑為130nm的硅粉100g，添加到質(zhì)量比為8∶2的乙醇和丙酮的混合溶液中，混合溶液的質(zhì)量為1000g，然后添加十六烷基三甲基溴化銨3g至混合溶液中；隨后在頻率為30kHz，功率密度為1.2W/cm2的超聲設(shè)備中，超聲攪拌15min，形成均勻的納米硅懸浮液。
(2)將月桂酸17.5g溶解在175g甲醇中，并將月桂酸溶液緩慢滴入納米硅懸浮液中，在轉(zhuǎn)速為1500rpm的分散機(jī)中攪拌1h；然后將80g D50粒徑為1μm的人造石墨加入其中，繼續(xù)攪拌3h，得到混合均勻的漿料。對(duì)漿料進(jìn)行干燥處理得到納米硅/石墨聚合體。
(3)在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下以8℃/min升溫到900℃下恒溫處理10h。
(4)將熱處理后的原料進(jìn)行粉碎并過200目篩，浸泡在1000g 20％聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加熱到100℃保持3h，然后進(jìn)行噴霧干燥，除去溶劑，得到粉末即聚合物硅碳鋰離子電池負(fù)極材料。
實(shí)施例1的材料與金屬鋰制成扣式電池，比容量大于650mAh/g，首次效率為86.7％，循環(huán)160周后容量保持率大于95％，具有很好的循環(huán)性能。
實(shí)施例2
(1)把D50粒徑為130nm的硅粉100g，添加到質(zhì)量比為8∶2的甲醇和丙酮的混合溶液中，混合溶液的質(zhì)量為1000g，然后添加十六烷基三甲基溴化銨3g至混合溶液中；隨后在頻率為30kHz，功率密度為1.2W/cm2的超聲設(shè)備中，超聲攪拌15min，形成均勻的納米硅懸浮液。
(2)將月桂酸17.5g溶解在175g甲醇中，并將月桂酸溶液緩慢滴入納米硅懸浮液中，在轉(zhuǎn)速為1500rpm的分散機(jī)中攪拌1h；然后將80g D50粒徑為1μm的人造石墨加入其中，繼續(xù)攪拌3h，得到混合均勻的漿料。對(duì)漿料進(jìn)行干燥處理得到納米硅/石墨聚合體。
(3)在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下以8℃/min升溫到1050℃下恒溫處理6h。
(4)將熱處理后的原料進(jìn)行粉碎并過200目篩，浸泡在1000g 20％聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加熱到100℃保持3h，然后進(jìn)行噴霧干燥，除去溶劑，得到粉末即聚合物硅碳鋰離子電池負(fù)極材料。
實(shí)施例2的材料與金屬鋰制成扣式電池，比容量大于550mAh/g，首次效率為86.7％，循環(huán)160周后容量保持率大于95％，具有很好的循環(huán)性能。