华为公布锂离子电池专利 采用硅碳复合材料延长电池使用寿命

2月2日，华为技术有限公司公布一项名为“硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池”的专利，该专利于2019年7月31日申请，申请公布号为CN112310363A。

根据专利背景技术，为了综合石墨和硅材料两者的性能，业界开发了硅碳复合材料。目前公认的可实用化的硅碳复合材料，是用纳米硅、石墨、碳造粒形成的二次颗粒。

但由于纳米硅和石墨在粒径上存在2个数量级的差别，并且纳米硅较高的表面能易团聚，这就导致纳米硅和石墨难以均匀的分散，纳米硅往往会团聚在石墨表面或者集中在某个位置，导致颗粒局部体积膨胀收缩率较大，石墨基材无法很好地吸收和缓解硅的膨胀，最终导致复合材料结构破坏、性能衰退。

另外，现有硅碳复合材料二次颗粒内部存在较多尺寸大于50nm的大孔结构，导致复合材料的结构稳定性不高，硅材料与电解液接触的面积大，副反应严重，最终导致材料性能迅速衰退。

根据专利摘要，本发明实施例提供一种硅碳复合材料，包括内核和包覆在内核表面的碳层，其中，内核包括石墨骨架、填充在石墨骨架结构中的无定形碳、以及均匀分布在无定形碳中的硅材料，硅碳复合材料内部仅具有孔径小于或等于50nm的孔隙结构，不存在孔径大于50nm的孔隙结构。该硅碳复合材料内部孔隙尺寸小，可有效降低硅材料与电解液的接触面积，减少副反应的发生，延长电池使用寿命；同时硅材料均匀分散在石墨骨架周围，无团聚，使得石墨骨架能够有效地缓解硅材料的体积膨胀和收缩，提高复合材料结构稳定性和能量密度。

本发明实施例还提供了该硅碳复合材料的制备方法和包含该硅碳复合材料的锂离子电池。