本發(fā)明涉及二次電池領(lǐng)域，具體涉及一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法、負(fù)極片和二次電池。
背景技術(shù)：
1、鋰離子電池因具有能量密度大、自放電小、工作溫度范圍寬、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)碼產(chǎn)品和移動(dòng)設(shè)備上。而隨著生活節(jié)奏不斷加快，人們希望電子產(chǎn)品能夠擁有更長(zhǎng)的使用時(shí)間，增加使用的持續(xù)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)通信設(shè)備更長(zhǎng)久的使用體驗(yàn)，因此對(duì)電池的容量提出了更高的要求。目前硅是已知比容量最高的負(fù)極材料，可達(dá)到4200mah/g。相比于石墨負(fù)極材料，硅還具有更高的脫嵌鋰電位，可有效避免大倍率充放電過程中鋰的析出，可以提高電池的安全性能。
2、然而，硅在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生很大的體積效應(yīng)，導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)的崩塌和活性材料的剝落，造成容量迅速衰減，加之硅的導(dǎo)電性差，嚴(yán)重影響了硅作為負(fù)極材料的規(guī)模應(yīng)用。
3、因此，確有必要開發(fā)一種具有高抗壓強(qiáng)度的硅碳負(fù)極材料，能夠改善電池的膨脹率的同時(shí)提高導(dǎo)電性，進(jìn)而提高電池的循環(huán)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高抗壓強(qiáng)度的硅碳負(fù)極材料，能夠改善電池的膨脹率的同時(shí)提高循環(huán)性能。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
3、一種硅碳負(fù)極材料，所述硅碳負(fù)極材料包括花狀碳骨架，以及負(fù)載于所述花狀碳骨架上的納米硅顆粒。
4、優(yōu)選的，所述花狀碳骨架由鎳基金屬有機(jī)框架制成。
5、優(yōu)選的，所述納米硅顆粒的粒徑d50為50-100nm。
6、優(yōu)選的，所述硅碳負(fù)極材料的抗壓強(qiáng)度為3.0-3.5t/g。
7、優(yōu)選的，所述硅碳負(fù)極材料的比表面積為20-50m2/g；
8、優(yōu)選的，所述硅碳負(fù)極材料中，硅的重量百分含量為5-10％。
9、此外，本發(fā)明還提供一種硅碳負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：
10、步驟s1、將納米硅顆粒、有機(jī)溶劑和分散劑混合攪拌得第一料液；
11、步驟s2、將鎳鹽和均苯三甲酸有機(jī)配體放入有機(jī)溶劑中混合攪拌得第二料液；
12、步驟s3、將第一料液和第二料液混合攪拌，加熱、離心和干燥后得到si@ni-mof-btc復(fù)合材料；
13、步驟s4、將si@ni-mof-btc復(fù)合材料置于惰性氣氛中煅燒，酸洗，即得到所述硅碳負(fù)極材料。
14、優(yōu)選的，所述鎳鹽和均苯三甲酸有機(jī)配體的質(zhì)量比為0.5-4。
15、此外，本發(fā)明還提供一種負(fù)極片，包括上述的硅碳負(fù)極材料。
16、此外，本發(fā)明還提供一種二次電池，包括上述的負(fù)極片。
17、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
18、(1)本發(fā)明的花狀碳骨架能夠?yàn)殡姌O材料在充放電過程中提供更多的空間，以適應(yīng)硅的體積變化；當(dāng)電池進(jìn)行充放電時(shí)，硅會(huì)發(fā)生膨脹和收縮，其多孔結(jié)構(gòu)可以緩解這種體積變化帶來的應(yīng)力，防止電極材料的破裂和粉化，從而顯著提高電極的循環(huán)穩(wěn)定性，該硅碳負(fù)極材料具有高抗壓強(qiáng)度，明顯改善電池的膨脹率。
19、(2)本發(fā)明對(duì)納米硅粒徑以及鎳鹽和btc(均苯三甲酸)質(zhì)量比的控制，制備過程中的煅燒溫度和時(shí)間來調(diào)控復(fù)合材料的孔結(jié)構(gòu)以及形貌，從而納米硅能大量負(fù)載在花狀碳骨架上，提升硅碳負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰能力以及緩解硅發(fā)生的膨脹。
1.一種硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述硅碳負(fù)極材料包括花狀碳骨架，以及負(fù)載于所述花狀碳骨架上的納米硅顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述花狀碳骨架由鎳基金屬有機(jī)框架制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述納米硅顆粒的粒徑d50為50-100nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述硅碳負(fù)極材料的抗壓強(qiáng)度為3.0-3.5t/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述硅碳負(fù)極材料的比表面積為20-50m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述硅碳負(fù)極材料中，硅的重量百分含量為5-10％。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述鎳鹽和均苯三甲酸有機(jī)配體的質(zhì)量比為0.5-4。
9.一種負(fù)極片，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的硅碳負(fù)極材料。
10.一種二次電池，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的負(fù)極片。