一種大容量動力鋰離子二次電池負極材料的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種大容量動力鋰離子二次電池負極材料的制備方法。以硫酸溶液和硅酸鈉溶液為原料，在硫酸溶液和硅酸鈉溶液中加入晶型控制劑；先將硫酸溶液打入反應釜內，再將硅酸鈉溶液打入反應釜內與硫酸溶液反應，制得高純二氧化硅；再與交聯劑反應，所得產品室溫干燥；制得C/SiO2復合材料。以此為大容量動力鋰離子二次電池負極材料。有益效果是：1）在硫酸溶液中添加助劑異丙醇或二丙二醇，在硅酸鈉溶液中添加助劑氯乙酸，通過添加助劑控制凝膠粒的孔容、晶核形狀和生長速度；2）在老化過程中先添加擴孔劑三乙胺或叔丁胺，對凝膠粒進行擴孔，對所得的凝膠粒的微孔進行擴容，再采用老化劑十二醇將凝膠粒快速老化，使得到的凝膠粒快速固化。
【專利說明】一種大容量動力鋰離子二次電池負極材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋰離子二次電池負極材料的制備方法，特別涉及一種大容量動力鋰離子二次電池負極材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]大容量動力鋰離子二次電池負極材料的主要作用是為大容量動力鋰離子二次電池提供負極材料。目前傳統的鋰離子二次電池負極材料的制造工藝復雜，對環境有一定污染，制出的鋰離子二次電池負極材料容量低、循環次數少，滿足不了市場對大容量動力鋰離子二次電池負極材料的使用要求，急需要一種更好的制備工藝問世，以生產出高質量的鋰離子二次電池負極材料，滿足市場需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種大容量動力鋰離子二次電池負極材料的制備方法，制造出性能優良的大容量動力鋰離子二次電池負極材料，為高檔動力鋰離子二次電池提供質優價廉的負極材料。
[0004]其技術方案是由以下步驟制成:
(1)以硫Ife溶液和娃Ife納溶液為原料，在硫Ife溶液加入晶型控制劑異丙醇或二丙二醇，添加比例為100:2.5-3 ;在硅酸鈉溶液中加入晶型控制劑氯乙酸，添加比例為100:1.2-1.5 ；
(2)先將加入晶型控制劑的硫酸溶液打入反應釜內，再將加入晶型控制劑的硅酸鈉溶液打入反應釜內與硫酸溶液反應，將混合料置入保溫老化池中，添加擴孔劑三乙胺或叔丁胺對凝膠粒進行擴孔，添加比例為100:1.5-2，之后打入老化劑溶液十二醇對凝膠粒進行老化，添加比例為100:2.5-3.5 ；
(3)將老化后的凝膠粒打入酸泡罐中，添加酸改性劑浸泡1-2小時，酸改性劑為醋酸鈉，添加比例為100:1.5-2 ;將酸處理好的凝膠粒打入堿泡罐中，添加堿改性劑進行堿改性處理，堿改性劑為碳酸鈉或氫氧化鉀，添加比例為100:1.5-2 ;之后采用水洗、烘干、粉碎分級工藝制得高純二氧化硅，孔徑在5-10nm，水含量小于0.3%，粒度為3_25um ；
(4)將聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二辛酯、Ν-β氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷或Y-氨丙基三乙氧基硅烷、正娃酸乙酯、高純二氧化娃按100g:50-75ml:5.5-7.6ml:5-10ml:5_8g配比，經研磨機研磨均勻后制成PVC糊，將PVC糊置入烘箱內塑化，之后將塑化好的PVC糊置入恒溫水浴鍋中交聯，所得產品室溫干燥；
(5)將交聯好的PVC糊置入三氧化二鋁坩堝內，送入臥式電爐中進行炭化，之后將所得炭化好的PVC熱解碳經磨球機磨成球狀后分級后取出5-30um的產品；制得大容量動力鋰離子二次電池負極材料。
[0005]本發明的有益效果是:
I)在硫酸溶液 中添加助劑異丙醇或二丙二醇，添加比例為100:2.5-3，在硅酸鈉溶液中添加助劑氯乙酸，添加比例為100:1.2-1.5，通過添加助劑控制凝膠粒的孔容、晶核形狀和生長速度；
2)在老化過程中先添加擴孔劑三乙胺或叔丁胺，添加比例為100:1.5-2，對凝膠粒進行擴孔，對所得的凝膠粒的微孔進行擴容，再采用老化劑十二醇將凝膠粒快速老化，使得到的凝膠粒快速固化；
3)采用酸改性劑醋酸鈉，添加比例為100:1.5-2，堿改性劑碳酸鈉或氫氧化鉀，進行酸改性、堿改性，進一步強化硅膠凝膠粒的強度及去除硅膠凝膠粒中的雜質；
4)采用DOP、ATMS或ATES、TEOS作為交聯劑將PVC與高純二氧化硅進行交聯，制得C/Si02復合材料，以此為大容量動力鋰離子二次電池負極材料。
【具體實施方式】
[0006]實施例1，本發明的具體制作步驟如下:
(1)以硫酸溶液和硅酸鈉溶液為原料，在硫酸溶液加入晶型控制劑異丙醇，添加比例為100:2.5 ;在硅酸鈉溶液中加入晶型控制劑氯乙酸，添加比例為100:1.2 ；
(2)先將加入晶型控制劑的硫酸溶液打入反應釜內，再將加入晶型控制劑的硅酸鈉溶液打入反應釜內與硫酸溶液反應，將混合料置入保溫老化池中，添加擴孔劑三乙胺對凝膠粒進行擴孔，添加比例為100:1.5，之后打入老化劑溶液十二醇對凝膠粒進行老化，添加比例為 100:2.5 ；
(3)將老化后的凝膠粒打入酸泡罐中，添加酸改性劑浸泡1-2小時，酸改性劑為醋酸鈉，添加比例為100:1.5 ;將酸處理好的凝膠粒打入堿泡罐中，添加堿改性劑進行堿改性處理，堿改性劑為碳酸鈉或氫氧化鉀，添加比例為100:1.5 ;之后采用水洗、烘干、粉碎分級工藝制得高純二氧化硅，孔徑在5-10nm，水含量小于0.3%，粒度為3_25um ；
(4)將聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二辛酯、Ν-β氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、高純二氧化娃按IOOg:50ml:5.5ml:5ml:5g配比，經研磨機研磨均勻后制成PVC糊，將PVC糊置入烘箱內塑化，之后將塑化好的PVC糊置入恒溫水浴鍋中交聯，所得產品室溫干燥；
(5)將交聯好的PVC糊置入三氧化二鋁坩堝內，送入臥式電爐中進行炭化，之后將所得炭化好的PVC熱解碳經磨球機磨成球狀后分級后取出5-30um的產品；制得大容量動力鋰離子二次電池負極材料。
[0007]實施例2，本發明的具體制作步驟如下:
(1)以硫酸溶液和硅酸鈉溶液為原料，在硫酸溶液加入晶型控制劑二丙二醇，添加比例為100:3 ;在硅酸鈉溶液中加入晶型控制劑氯乙酸，添加比例為100: 1.5 ；
(2)先將加入晶型控制劑的硫酸溶液打入反應釜內，再將加入晶型控制劑的硅酸鈉溶液打入反應釜內與硫酸溶液反應，將混合料置入保溫老化池中，添加擴孔劑叔丁胺對凝膠粒進行擴孔，添加比例為100: 2，之后打入老化劑溶液十二醇對凝膠粒進行老化，添加比例為 100:3.5 ；
(3)將老化后的凝膠粒打入酸泡罐中，添加酸改性劑浸泡1-2小時，酸改性劑為醋酸鈉，添加比例為100: 2 ;將酸處理好的凝膠粒打入堿泡罐中，添加堿改性劑進行堿改性處理，堿改性劑為碳酸鈉或氫氧化鉀，添加比例為100:2 ;之后采用水洗、烘干、粉碎分級工藝制得高純二氧化硅，孔徑在5-10nm，水含量小于0.3%，粒度為3_25um ；
(4)將聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二辛酯、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、高純二氧化硅按IOOg: 75ml:7.6ml: IOml:8g配比，經研磨機研磨均勻后制成PVC糊，將PVC糊置入烘箱內塑化，之后將塑化好的PVC糊置入恒溫水浴鍋中交聯，所得產品室溫干燥；
(5)將交聯好的PVC糊置入三氧化二鋁坩堝內，送入臥式電爐中進行炭化，之后將所得炭化好的PVC熱解碳經磨球機磨成球狀后分級后取出5-30um的產品；制得大容量動力鋰離子二次電池負極材料。
[0008]實施例3，本發明的具體制作步驟如下:
(1)以硫酸溶液和硅酸鈉溶液為原料，在硫酸溶液加入晶型控制劑異丙醇，添加比例為100:2.8 ;在硅酸鈉溶液中加入晶型控制劑氯乙酸，添加比例為100:1.3 ;
(2)先將加入晶型控制劑的硫酸溶液打入反應釜內，再將加入晶型控制劑的硅酸鈉溶液打入反應釜內與硫酸溶液反應，將混合料置入保溫老化池中，添加擴孔劑叔丁胺對凝膠粒進行擴孔，添加比例為100:1.8,之后打入老化劑溶液十二醇對凝膠粒進行老化，添加比例為100:3 ；
(3)將老化后的凝膠粒打入酸泡罐中，添加酸改性劑浸泡1-2小時，酸改性劑為醋酸鈉，添加比例為100:1.8 ;將酸處理好的凝膠粒打入堿泡罐中，添加堿改性劑進行堿改性處理，堿改性劑為碳酸鈉或氫氧化鉀，添加比例為100:1.8 ;之后采用水洗、烘干、粉碎分級工藝制得高純二氧化硅，孔徑在5-10nm，水含量小于0.3%，粒度為3_25um ；
(4)將聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二辛酯、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、高純二氧化硅按IOOg:60ml:6ml:8ml:7g配比，經研磨機研磨均勻后制成PVC糊，將PVC糊置入烘箱內塑化，之后將塑化好的PVC糊置入恒溫水浴鍋中交聯，所得產品室溫干燥；
(5)將交聯好的PVC糊置入三氧化二鋁坩堝內，送入臥式電爐中進行炭化，之后將所得炭化好的PVC熱解碳經磨球機磨成球狀后分級后取出5-30um的產品；制得大容量動力鋰離子二次電池負極材料。
[0009]實施例4，本發明的具體制作步驟如下:
(1)以硫酸溶液和硅酸鈉溶液為原料，在硫酸溶液加入晶型控制劑異丙醇，添加比例為100:2.5-3 ;在硅酸鈉溶液中加入晶型控制劑氯乙酸，添加比例為100:1.2-1.5 ；
(2)先將加入晶型控制劑的硫酸溶液打入反應釜內，再將加入晶型控制劑的硅酸鈉溶液打入反應釜內與硫酸溶液反應，將混合料置入保溫老化池中，添加擴孔劑叔丁胺對凝膠粒進行擴孔，添加比例為100:1.5-2，之后打入老化劑溶液十二醇對凝膠粒進行老化，添加比例為 100:2.5-3.5 ；
(3)將老化后的凝膠粒打入酸泡罐中，添加酸改性劑浸泡1-2小時，酸改性劑為醋酸鈉，添加比例為100:1.5-2 ;將酸處理好的凝膠粒打入堿泡罐中，添加堿改性劑進行堿改性處理，堿改性劑為碳酸鈉或氫氧化鉀，添加比例為100:1.5-2 ;之后采用水洗、烘干、粉碎分級工藝制得高純二氧化硅，孔徑在5-10nm，水含量小于0.3%，粒度為3_25um ；
(4)將聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二辛酯、Ν-β氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、高純二氧化娃按IOOg:60ml:6.5ml:7ml:6g配比，經研磨機研磨均勻后制成PVC糊，將PVC糊置入烘箱內塑化，之后將塑化好的PVC糊置入恒溫水浴鍋中交聯，所得產品室溫干燥； (5)將交聯好的PVC糊置入三氧化二鋁坩堝內，送入臥式電爐中進行炭化，之后將所得炭化好的PVC熱解碳經磨球機磨成球狀后分級后取出5-30um的產品；制得大容量動力鋰離子二次電池負極材料。
【權利要求】
1.一種大容量動力鋰離子二次電池負極材料的制備方法，其特征是由以下步驟制成: (1)以硫Ife溶液和娃Ife納溶液為原料，在硫Ife溶液加入晶型控制劑異丙醇或二丙二醇，添加比例為100:2.5-3 ;在硅酸鈉溶液中加入晶型控制劑氯乙酸，添加比例為100:1.2-1.5 ； (2)先將加入晶型控制劑的硫酸溶液打入反應釜內，再將加入晶型控制劑的硅酸鈉溶液打入反應釜內與硫酸溶液反應，將混合料置入保溫老化池中，添加擴孔劑三乙胺或叔丁胺對凝膠粒進行擴孔，添加比例為100:1.5-2，之后打入老化劑溶液十二醇對凝膠粒進行老化，添加比例為100:2.5-3.5 ； (3)將老化后的凝膠粒打入酸泡罐中，添加酸改性劑浸泡1-2小時，酸改性劑為醋酸鈉，添加比例為100:1.5-2 ;將酸處理好的凝膠粒打入堿泡罐中，添加堿改性劑進行堿改性處理，堿改性劑為碳酸鈉或氫氧化鉀，添加比例為100:1.5-2 ;之后采用水洗、烘干、粉碎分級工藝制得高純二氧化硅，孔徑在5-10nm，水含量小于0.3%，粒度為3_25um ； (4)將聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二辛酯、Ν-β氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷或Y-氨丙基三乙氧基硅烷、正娃酸乙酯、高純二氧化娃按100g:50-75ml:5.5-7.6ml:5-10ml:5_8g配比，經研磨機研磨均勻后制成PVC糊，將PVC糊置入烘箱內塑化，之后將塑化好的PVC糊置入恒溫水浴鍋中交聯，所得產品室溫干燥； (5)將交聯好的PVC糊置入三氧化二鋁坩堝內，送入臥式電爐中進行炭化，之后將所得炭化好的PVC熱解碳經磨球機磨成球狀后分級后取出5-30um的產品；制得大容量動力鋰離子二次電池負極材料。
【文檔編號】H01M4/1391GK103730633SQ201310678184
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】張松房, 梁延民, 冷亮, 張偉, 宋峰星 申請人:墾利三合新材料科技有限責任公司