本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種硅-天然石墨-瀝青碳的復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

硅因高的比容量和豐富的資源被認(rèn)為是目前廣泛使用的石墨負(fù)極材料的理想替代材料。然而，因其在循環(huán)過程中巨大的體積變化導(dǎo)致的極差的循環(huán)性能和低的庫(kù)侖效率嚴(yán)重妨礙了它的實(shí)際應(yīng)用。為此，學(xué)者們進(jìn)行了大量研究工作，主要包括減小硅的粒徑，利用硅薄膜或?qū)⒐柚苽錇楣璺刍鶑?fù)合材料等。盡管納米級(jí)厚度的硅基薄膜表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，然而，考慮到實(shí)際電池的制備成本和電極提供的總?cè)萘?，硅基薄膜很難被廣泛應(yīng)用；加之納米硅在循環(huán)過程中的劇烈團(tuán)聚和電解液的持續(xù)分解使其實(shí)際應(yīng)用也受到嚴(yán)重限制。相對(duì)而言，硅粉基復(fù)合材料具有更好的商業(yè)化前景。在硅粉基復(fù)合材料中，硅碳復(fù)合材料是一個(gè)重要研究方向。碳是離子與電子的混合導(dǎo)體，不僅在充放電過程中體積變化小，而且具有良好延展性和彈性，有利于改善硅電極的導(dǎo)電性和緩沖硅的體積變化。而且，碳與硅的嵌鋰電位相近，它們的復(fù)合對(duì)材料容量損失相對(duì)較小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種硅-天然石墨-瀝青碳的復(fù)合材料及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種硅-天然石墨-瀝青碳的復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：

硅粉：20~30%，天然石墨：45~60%，瀝青碳：15~35%。

優(yōu)選地，一種硅-天然石墨-瀝青碳的復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：

硅粉：25~30%，天然石墨：50~60%，瀝青碳：20~35%。

優(yōu)選地，一種硅-天然石墨-瀝青碳的復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：

硅粉：30%，天然石墨：40%,瀝青碳：30%。

所述的硅粉純度為99.5%，平均粒徑為100nm。

所述的天然石墨純度為99%，平均粒徑為5um。

所述的瀝青碳軟化點(diǎn)為270℃。

一種硅-天然石墨-瀝青碳的復(fù)合材料的制備方法，包含以下步驟：

（1）按重量份稱取相應(yīng)分?jǐn)?shù)的原料，將瀝青碳配置成甲苯溶液；

（2）將原料放在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，球料比為10:1，并在球磨罐中沖入惰性氣體，球磨轉(zhuǎn)速為200r/min；

（3）球磨24小時(shí)后出料烘干；

（4）將烘干后的固體物質(zhì)在真空爐中升溫至1200℃進(jìn)行處理，保溫兩小時(shí)；

（5）自然冷卻后得到硅-天然石墨-瀝青碳復(fù)合材料。

有益效果

本發(fā)明所制作的硅-天然石墨-瀝青碳復(fù)合材料，可以用在電池制作過程中充當(dāng)活性物質(zhì)，且在循環(huán)性能測(cè)試中符合電池制作要求。

實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明，但是本發(fā)明并不局限于這些實(shí)例。

實(shí)施例1：

按重量份取以下原料：30份硅粉，40份天然石墨，30瀝青碳。

（1）按重量份稱取相應(yīng)分?jǐn)?shù)的原料，將瀝青碳配置成甲苯溶液；

（2）將原料放在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，球料比為10:1，并在球磨罐中沖入惰性氣體，球磨轉(zhuǎn)速為200r/min；

（3）球磨24小時(shí)后出料烘干；

（4）將烘干后的固體物質(zhì)在真空爐中升溫至1200℃進(jìn)行處理，保溫兩小時(shí)；

（5）自然冷卻后得到硅-天然石墨-瀝青碳復(fù)合材料；

本實(shí)施例的產(chǎn)品測(cè)得可逆容量達(dá)到625mAh.g^-1,可經(jīng)50個(gè)循環(huán)沒有衰減。

實(shí)施例2：

按重量份取以下原料：20份硅粉，60份天然石墨，20瀝青碳。

（1）按重量份稱取相應(yīng)分?jǐn)?shù)的原料，將瀝青碳配置成甲苯溶液；

（2）將原料放在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，球料比為10:1，并在球磨罐中沖入惰性氣體，球磨轉(zhuǎn)速為200r/min；

（3）球磨24小時(shí)后出料烘干；

（4）將烘干后的固體物質(zhì)在真空爐中升溫至1200℃進(jìn)行處理，保溫兩小時(shí)；

（5）自然冷卻后得到硅-天然石墨-瀝青碳復(fù)合材料。

本實(shí)施例的產(chǎn)品測(cè)得可逆容量達(dá)到562mAh.g^-1,可經(jīng)62個(gè)循環(huán)沒有衰減。

實(shí)施例3：

按重量份取以下原料：30份硅粉，50份天然石墨，20瀝青碳。

（1）按重量份稱取相應(yīng)分?jǐn)?shù)的原料，將瀝青碳配置成甲苯溶液；

（2）將原料放在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，球料比為10:1，并在球磨罐中沖入惰性氣體，球磨轉(zhuǎn)速為200r/min；

（3）球磨24小時(shí)后出料烘干；

（4）將烘干后的固體物質(zhì)在真空爐中升溫至1200℃進(jìn)行處理，保溫兩小時(shí)；

（5）自然冷卻后得到硅-天然石墨-瀝青碳復(fù)合材料。

本實(shí)施例的產(chǎn)品測(cè)得可逆容量達(dá)到720mAh.g^-1,可經(jīng)42個(gè)循環(huán)沒有衰減。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。