本發(fā)明屬于儲能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池以其比能量大、工作電壓高、自放電率小、體積小、重量輕等優(yōu)勢，自其誕生以來，便給儲能領(lǐng)域帶來了革命性的變化，被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備和電動汽車中。然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗對鋰離子電池提出了更高的要求：質(zhì)量更輕、使用時間更長、快速充電等；為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優(yōu)異的電極材料。
目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料主要為石墨，但因其理論容量僅為372mah·g-1，已不能滿足用戶的迫切需求；因此，更高比容量的負(fù)極材料的開發(fā)迫在眉睫。作為鋰離子電池負(fù)極材料，硅材料一直備受關(guān)注。其理論容量為4200mah·g-1，是已商業(yè)化的石墨容量的10倍以上，且具有低的嵌鋰電位、低原子重量、高能量密度、價格較便宜、環(huán)境友好等優(yōu)勢，因此是新一代高容量負(fù)極材料的最優(yōu)選擇之一；而鈦酸鋰材料，其本身具有非常好的倍率性能及低溫性能，可以滿足快充要求。
但是由于硅材料本身導(dǎo)電性能差、且充放電過程中體積膨脹大而容易造成材料結(jié)構(gòu)破壞和機械粉碎，導(dǎo)致其循環(huán)性能衰減快，限制了其更廣泛的應(yīng)用。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)主要有硅顆粒納米化、或者在硅碳負(fù)極材料表面進(jìn)行包覆，在限制材料體積膨脹的同時，還能阻隔硅基材料與電解液直接接觸，從而在改善電池循環(huán)性能的同時，減少充放電過程中硅基材料與電解液之間的副反應(yīng)。而鈦酸鋰本身的容量太低，且充放電平臺太高，導(dǎo)致其能量密度非常低，也限制了其更為廣闊的應(yīng)用。
有鑒于此，確有必要提出一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法，其可以完美發(fā)揮出硅碳負(fù)極材料以及鈦酸鋰負(fù)極材料共同的優(yōu)點，從而制備得到性能優(yōu)良的硅碳負(fù)極材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種硅碳負(fù)極材料，所述硅碳負(fù)極材料顆粒直徑為d1，由核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、低n+1包覆層組成(n≥2)；所述核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、第n+1包覆層中，硅基組分含量分別為x0％、x1％、……、xn％、xn+1％；所述核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、第n+1包覆層中，功能性組分含量分別為y0％、y1％、……、yn％、yn+1％；且y0％≤y1％≤……≤yn％，2≤n。該結(jié)構(gòu)將功能性組分置于顆粒的更表層、高容量的硅基材料置于顆粒內(nèi)部，可以同時發(fā)揮出功能材料的特殊功能(如高倍率、優(yōu)良低溫性能等)以及硅基負(fù)極材料的高容量特性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種硅碳負(fù)極材料，所述硅碳負(fù)極材料顆粒直徑為d1，由核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、低n+1包覆層組成(n≥2)；所述核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、第n+1包覆層中，硅基組分含量分別為x0％、x1％、……、xn％、xn+1％；所述核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、第n+1包覆層中，功能性組分含量分別為y0％、y1％、……、yn％、yn+1％；且y0％≤y1％≤……≤yn％，2≤n。即整個硅碳負(fù)極顆粒中，由內(nèi)向外為多層結(jié)構(gòu)，且由內(nèi)向外，硅基材料含量逐漸降低、功能性材料組分逐漸增加，可以有效保持材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，充分發(fā)揮硅基材料高容量、功能性材料特殊功能的特點；最終得到性能優(yōu)良的硅碳負(fù)極材料。
作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，x0％≥x1％≥……≥xn％，0≤xn+1％；0≤y0％≤y1％≤……≤yn％≤1，0≤yn+1％，2≤n。
作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述功能性組分包括高倍率性組分或/和低溫性能組分；1μm≤d1≤100μm。
作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述高倍率性組分包括鈦酸鋰、硬碳、軟碳、活性炭、高倍率石墨中的至少一種；所述低溫性能組分包括鈦酸鋰、硬碳、軟碳、活性炭、高倍率石墨中的至少一種。
作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述核結(jié)構(gòu)、第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層中，還可以包含導(dǎo)電劑組分或/和普通負(fù)極活性物質(zhì)。
作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述硅基組分為單質(zhì)硅或/和硅的氧化物；所述導(dǎo)電劑組分包括超級導(dǎo)電碳、乙炔黑、碳納米管、科琴黑、導(dǎo)電碳黑、石墨烯中的至少一種，所述普通負(fù)極活性物質(zhì)包括天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、軟碳、硬碳、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳、非硅合金負(fù)極材料中的至少一種。
作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述第1包覆層、第2包覆層、……、第n包覆層、第n+1包覆層中，還可以包含有傳統(tǒng)包覆層或/和單體原位聚合得到的聚合物碳化組分。
作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述傳統(tǒng)包覆層為傳統(tǒng)包覆層原料炭化得到；所述傳統(tǒng)包覆層原料為酚醛樹脂、密胺樹脂、過氯乙烯、瀝青、聚乙烯、硬脂酸、pvc、聚丙烯腈、天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、乙丙橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、納米氧化銅、納米氧化鎂、納米氧化鈦、納米氧化鋁、納米石墨、石墨片中的至少一種；所述單體包括丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-丙烯酰嗎啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、雙-三羥基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一種。
本發(fā)明還包括一種硅碳負(fù)極材料的制備方法，主要包括如下步驟：
步驟1，選擇硅基材料含量為x0％、功能性組分含量為y0％的核結(jié)構(gòu)顆粒備用；
步驟2，配制硅基組分含量分別為x1％、……、xn％、xn+1％，功能性組分含量分別為y1％、……、yn％、yn+1％的第1包覆層漿料、第2包覆層漿料、……、第n包覆層漿料、第n+1包覆層漿料備用；
步驟3，將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，在第1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，之后進(jìn)行碳化；再在第2包覆層漿料中進(jìn)行包覆，碳化……直至在第n+1包覆層漿料中包覆后碳化，即得到成品硅碳負(fù)極材料；
或者
步驟3’,將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，依次在步驟2制備得到的第1包覆層漿料、第2包覆層漿料、……、第n包覆層漿料、第n+1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，最后碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料。
作為本發(fā)明所述硅碳負(fù)極材料制備方法的一種改進(jìn)，所述第i包覆層漿料中還可以包含傳統(tǒng)包覆層原料或/和聚合物單體,1≤i≤n+1，則步驟3所述對應(yīng)的第i次包覆步驟之后，需加入誘導(dǎo)物(即引發(fā)劑，具體包括異丙苯過氧化氫、特丁基過氧化氫、過氧化二異丙苯、過氧化二特丁基、過氧化二苯甲酰、過氧化十二酰、過氧化苯甲酸特丁酯、過氧化特戊酸特丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯中的至少一種)，促使單體原位聚合形成聚合物。
本發(fā)明的優(yōu)點在于：
1.本發(fā)明的硅碳負(fù)極顆粒中，由內(nèi)向外為多層結(jié)構(gòu)，且由內(nèi)向外，硅基材料含量逐漸降低、功能性材料組分逐漸增加，可以有效保持材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，充分發(fā)揮硅基材料高容量、功能性材料特殊功能的特點；最終得到性能優(yōu)良的硅碳負(fù)極材料。
2.包覆層中含有小分子單體原位聚合組分，可以有效的提高包覆層內(nèi)部各組分之間、本包覆層與上一包覆層之間的連接效果，提高導(dǎo)電性；因為小分子單體更容易與包覆層漿料內(nèi)其他組分浸潤、均勻混合，包覆后還可以與內(nèi)層結(jié)構(gòu)浸潤；而原位聚合更容易形成整體的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明及其有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
比較例，制備顆粒直徑為12μm的硅碳負(fù)極材料；
步驟1.核結(jié)構(gòu)制備：選擇100nm的硅顆粒、納米鈦酸鋰顆粒、與導(dǎo)電劑組分(硅顆粒含量為50％、鈦酸鋰含量40％)均勻混合后進(jìn)行造球，得到顆粒直徑為大約12μm的二次顆粒核結(jié)構(gòu)待用；
步驟2.選用瀝青作為包覆材料，對步驟1制備得到的核結(jié)構(gòu)進(jìn)行包覆，之后碳化，得到顆粒直徑為12μm的硅碳負(fù)極材料。
實施例1，與比較例不同之處在于，本實施例包括如下步驟：
制備顆粒直徑為12μm的兩層包覆結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料：
步驟1.核結(jié)構(gòu)制備：選擇100nm的硅顆粒，與導(dǎo)電劑組分(superp)(硅顆粒含量為90％)均勻混合后進(jìn)行造球，得到顆粒直徑為大約4μm的二次顆粒核結(jié)構(gòu)待用；
步驟2.第1包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米鈦酸鋰顆粒與導(dǎo)電劑組分(superp)、瀝青(硅顆粒含量為40％、鈦酸鋰含量50％)混合均勻，制備得到第1包覆層漿料；
選擇瀝青為第2包覆層漿料。
步驟3.將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，在第1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，之后進(jìn)行碳化得到顆粒直徑約為12μm的顆粒；再在第2包覆層漿料中進(jìn)行包覆，碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料；
實施例2，與實施例1不同之處在于，本實施例包括如下步驟：
制備顆粒直徑為12μm的三層包覆結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料：
步驟1.核結(jié)構(gòu)制備：選擇100nm的硅顆粒，與導(dǎo)電劑組分(硅顆粒含量為90％)均勻混合后進(jìn)行造球，得到顆粒直徑為大約4μm的二次顆粒核結(jié)構(gòu)待用；
步驟2.第1包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米鈦酸鋰顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅顆粒含量為60％、鈦酸鋰含量30％)混合均勻，制備得到第1包覆層漿料；
第2包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米鈦酸鋰顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅顆粒含量為20％、鈦酸鋰含量70％)混合均勻，制備得到第2包覆層漿料；
選擇瀝青為第3包覆層漿料。
步驟3.將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，在第1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，之后進(jìn)行碳化得到顆粒直徑約為8μm的顆粒；再在第2包覆層漿料中進(jìn)行包覆，碳化得到顆粒直徑約為12μm的顆粒，最后在第3包覆層漿料中包覆、碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料；
其余與實施例1相同，不再贅述。
實施例3，與實施例1不同之處在于，本實施例包括如下步驟：
制備顆粒直徑為12μm的四層包覆結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料：
步驟1.核結(jié)構(gòu)制備：選擇100nm的硅顆粒，與導(dǎo)電劑組分(硅顆粒含量為90％)均勻混合后進(jìn)行造球，得到顆粒直徑為大約4μm的二次顆粒核結(jié)構(gòu)待用；
步驟2.第1包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米鈦酸鋰顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅顆粒含量為70％、鈦酸鋰含量20％)混合均勻，制備得到第1包覆層漿料；
第2包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米鈦酸鋰顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅顆粒含量為50％、鈦酸鋰含量40％)混合均勻，制備得到第2包覆層漿料；
第3包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米鈦酸鋰顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅顆粒含量為10％、鈦酸鋰含量80％)混合均勻，制備得到第3包覆層漿料；
選擇瀝青為第4包覆層漿料。
步驟3.將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，在第1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，之后進(jìn)行碳化得到顆粒直徑約為8μm的顆粒；再在第2包覆層漿料中進(jìn)行包覆，碳化得到顆粒直徑約為10μm的顆粒；再在第3包覆層漿料中進(jìn)行包覆，碳化得到顆粒直徑約為12μm的顆粒，最后在第4包覆層漿料中包覆、碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料；
其余與實施例1相同，不再贅述。
實施例4，與實施例1不同之處在于，本實施例包括如下步驟：
制備顆粒直徑為15μm的三層包覆結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料：
步驟1：核結(jié)構(gòu)制備，選擇粒徑為200nm的氧化亞硅、人造石墨混合顆粒作為一次顆粒，其中氧化亞硅含量為80％；碳納米管、超級導(dǎo)電碳混合物為導(dǎo)電劑組分；將硅烷偶聯(lián)劑、一次顆?；旌?，之后加入少量n,n-二甲基吡咯烷酮溶液進(jìn)行捏合，得到一次顆粒均勻分散的漿料；將導(dǎo)電劑、pvp混合，之后加入少量n,n-二甲基吡咯烷酮溶液進(jìn)行捏合，得到石墨烯均勻分散的漿料；將兩種漿料均勻混合攪拌，之后造球得到顆粒直徑為3μm的核結(jié)構(gòu)；
步驟2.第1包覆層漿料制備:選擇100nm的氧化亞硅顆粒、納米硬碳顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青、甲基丙烯腈(氧化亞硅含量為50％，硬碳顆粒含量為40％)混合均勻，制備得到第1包覆層漿料；
第2包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米硬碳顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青、n,n-二甲基丙烯酰胺(氧化亞硅含量為10％，硬碳顆粒含量為80％)混合均勻，制備得到第2包覆層漿料；
選擇瀝青為第3包覆層漿料。
步驟3.將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，置于含有催化劑存在的溶液中，進(jìn)行原位聚合；再置于第1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，再加入催化劑，使得包覆層中的單體聚合，之后進(jìn)行碳化得到顆粒直徑約為9μm的顆粒；再在第2包覆層漿料中進(jìn)行包覆，再加入催化劑，使得包覆層中的單體聚合，碳化得到顆粒直徑約為15μm的顆粒，最后在第3包覆層漿料中包覆、碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料；
實施例5，與實施例1不同之處在于，本實施例包括如下步驟：
制備顆粒直徑為100μm的10層包覆結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料：
步驟1.核結(jié)構(gòu)制備：選擇硅單質(zhì)納米顆粒，造球得到直徑為5μm的二次顆粒核結(jié)構(gòu)；
步驟2.第1包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米硬碳顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅含量為80％，納米硬碳顆粒含量為10％)混合均勻，制備得到第1包覆層漿料；
第2包覆層漿料制備:選擇100nm的硅顆粒、納米硬碳顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅含量為70％，納米硬碳顆粒含量為20％)混合均勻，制備得到第2包覆層漿料；
第i包覆層制備:選擇100nm的硅顆粒、納米硬碳顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅含量為(90-i*10)％，納米硬碳顆粒含量為(i*10)％)混合均勻，制備得到第i包覆層漿料(1≤i≤9)；
選擇瀝青為第10包覆層漿料。
步驟3.將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，在第1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，之后進(jìn)行碳化得到顆粒直徑約為10μm的顆粒；……；再在第i包覆層漿料中進(jìn)行包覆，碳化得到顆粒直徑約為(i*10)μm的顆粒；……；最后在第10包覆層漿料中包覆、碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料；
其余與實施例1相同，不再贅述。
實施例6，與實施例1不同之處在于，本實施例包括如下步驟：
制備顆粒直徑為1μm的兩層包覆結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料：
步驟1.核結(jié)構(gòu)制備：選擇直徑為0.5μm的單質(zhì)硅作為核結(jié)構(gòu)；
步驟2.第1包覆層漿料制備:選擇50nm的硅顆粒、納米硬碳顆粒與導(dǎo)電劑組分、瀝青(硅含量為50％，納米硬碳顆粒含量為40％)混合均勻，制備得到第1包覆層漿料；
選擇瀝青為第2包覆層漿料。
步驟3.將步驟1得到的核結(jié)構(gòu)顆粒，在第1包覆層漿料中進(jìn)行包覆，之后進(jìn)行碳化得到顆粒直徑約為1μm的顆粒；再在第2包覆層漿料中進(jìn)行包覆，碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料；
其余與實施例1相同，不再贅述。
電池組裝：將比較例、各實施例制備得到的硅碳負(fù)極材料與導(dǎo)電劑、粘接劑、溶劑攪拌得到電極漿料，之后涂敷在集流體上形成負(fù)極電極；將負(fù)極電極與正極電極(鈷酸鋰為活性物質(zhì))、隔離膜組裝得到裸電芯，之后入袋進(jìn)行頂側(cè)封、干燥、注液、靜置、化成、整形、除氣得到成品電池。
材料性能測試(比較例實施例1-實施例3)：
克容量測試：在25℃環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例硅碳材料制備得到的電芯進(jìn)行克容量測試：靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至1.5v，得到放電容量d1；靜置3min；0.2c恒流放電至3.85v；靜置3min之后完成容量測試，d1除以負(fù)極電極片中硅碳材料的重量，即得到負(fù)極克容量，所得結(jié)果見表1。
倍率性能測試：在25℃環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例硅碳材料制備得到的電芯進(jìn)行倍率性能測試：靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至1.5v，得到放電容量d1；靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；2c恒流放電至1.5v，得到放電容量d21；靜置3min；之后完成倍率性能測試，電池倍率性能＝d2/d1*100％,所得結(jié)果見表1。
循環(huán)測試:在25℃環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例硅碳材料制備得到的電芯進(jìn)行循環(huán)測試：靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至1.5v，得到放電容量d1；靜置3min，“0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至1.5v，得到放電容量di；靜置3min”重復(fù)299次得到d300，之后完成循環(huán)測試，計算容量保持率為d300/d1*100％，所得結(jié)果見表1。
材料性能測試(實施例4-實施例6)：
克容量測試：在25℃環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例硅碳材料制備得到的電芯進(jìn)行克容量測試：靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至3.0v，得到放電容量d1；靜置3min；0.2c恒流放電至3.85v；靜置3min之后完成容量測試，d1除以負(fù)極電極片中硅碳材料的重量，即得到負(fù)極克容量，所得結(jié)果見表1。
倍率性能測試：在25℃環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例硅碳材料制備得到的電芯進(jìn)行倍率性能測試：靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至3.0v，得到放電容量d1；靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；2c恒流放電至3.0v，得到放電容量d21；靜置3min；之后完成倍率性能測試，電池倍率性能＝d2/d1*100％,所得結(jié)果見表1。
循環(huán)測試:在25℃環(huán)境中按如下流程對各實施例和比較例硅碳材料制備得到的電芯進(jìn)行循環(huán)測試：靜置3min；0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至3.0v，得到放電容量d1；靜置3min，“0.2c恒流充電至4.2v，4.2v恒壓充電至0.05c；靜置3min；0.2c恒流放電至3.0v，得到放電容量di；靜置3min”重復(fù)299次得到d300，之后完成循環(huán)測試，計算容量保持率為d300/d1*100％，所得結(jié)果見表1。
表1、不同硅碳負(fù)極材料制備得到的電芯克容量、循環(huán)容量保持率及倍率性能
由表1可得，本發(fā)明制備的硅碳負(fù)極材料，具有更加優(yōu)秀的電化學(xué)性能：即更高的克容量、更好的循環(huán)容量保持率以及更高的倍率性能。具體的，對比比較例與實施例1-實施例3可得，隨著鈦酸鋰在包覆層中質(zhì)量的增加，電池的循環(huán)性能、倍率性能均顯著提升。對比實施例2與實施例4可得，當(dāng)含有單體原位聚合時，可以進(jìn)一步提升材料的性能。由各實施例可得，本發(fā)明具有普適性，適合各種硅碳負(fù)極材料及其制備方法。
根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧嵤┓绞竭M(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。