多层状长循环硅碳负极材料的制造方法与流程

技术特征：
1.一种多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤a：取一纯硅；步骤b：另外取一第一母胶，该第一母胶的成分为溶剂及分散剂；其中该溶剂的组成成分为乙醇、丙酮及水；该分散剂的组成成分为高分子支撑剂、小分子定锚剂、以及稠化剂；步骤c：将10%wt的纯硅与90%wt的第一母胶混合形成第一混合体，再进行研磨，其研磨的方式为将该第一混合体进入一研磨机中研磨，因此形成第一研磨体；步骤d：取一石墨烯；步骤e：另外取第一母胶，将10%wt的石墨烯与90%wt的第一母胶混合后再进入该研磨机中研磨，因此形成第二研磨体；步骤f：将等重量的第一研磨体与第二研磨体混合形成第二混合体，再进行行星式混拌、乳化均质及脱泡行星混拌的程序；步骤g：将纳米碳管及一第二母胶混合，该纳米碳管为阵列式纳米碳管，且该第二母胶的成分为溶剂及包覆剂，其中该溶剂为水；步骤h：将该纳米碳管及该第二母胶的混合体置入一叶片搅拌槽中，该叶片搅拌槽包括叶片，通过该叶片搅拌一预定时间，再置入乳化机中搅拌一预定时间而形成第三混合体；步骤i：将经过步骤f处理的该第二混合体及该第三混合体进行行星式混拌，而形成第四混合体；步骤j：然后将该第四混合体进行喷雾干燥作业，而形成硅碳复合结构混合体；其中以上各成分的数值均做
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20%的变动。2.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤a中，该纯硅为金属还原硅，原始粒径为10~15mm。3.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤b中，该第一母胶的溶剂其比例为98.8%wt；该第一母胶的分散剂其比例为1.2%wt；其中该溶剂的组成成分为40%wt的乙醇、2%wt的丙酮及58%wt的水；该分散剂的组成成分为0.6~1.2%wt的高分子支撑剂、0.1~0.3%wt的小分子定锚剂、以及0.1~0.4%wt的稠化剂；其中以上各成分的数值均做
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20%的变动。4.如权利要求3所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：该高分子支撑剂选自pvp或pva，且其分子量为20000~30000g/mole；该小分子定锚剂选自不饱和醚酮类或苯磺酸盐类；该稠化剂选自羧乙基或羧丙基纤维素钠、或聚醣类高分子。5.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤c中，该研磨机包括研磨片及锆珠，该研磨片以3000~3400rpm的转速转动，锆珠的粒径为0.2~0.4mm，在16~23℃的环境下进行12~16小时的研磨，其中该锆珠与该第一混合体的比例为该锆珠占70~78%wt；且在步骤e中，该研磨机包括研磨片及锆珠，进行研磨的条件为使用粒径为0.6~1.0mm的锆珠，研磨片以2200~2600rpm的转速转动，在18~25℃的环境下进行20~24小时的研磨，其中该锆珠与该第一混合体的比例为该锆珠占70~78%wt。6.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤f中进行行星式混拌的方式为将该第二混合体置入一行星式混拌机中进行混拌，其中该行星式混拌机包括：一内桶，用于放置该第二混合体，并搅拌该第二混合体；
一外桶，容纳该内桶，该外桶及该内桶之间配置有冷却水，以冷却该内桶内部的该第二混合体，该冷却水外接循环冷却系统，以达到该冷却水循环及热交换的效果；一公转式搅拌器，配置于该内桶内，并外接驱动机构，该公转式搅拌器是用于将该第二混合体做大路径的搅拌，以使得该第二混合体在该内桶内部形成较大区域的位移；一自转式搅拌器，是用于将该第二混合体做局部的充分搅拌，主要是由块状体沿着自身的轴线作自转，而使得在该自转式搅拌器周围的该第二混合体形成涡流；其中该自转式搅拌器为至少一转球，并由一悬铁柱悬吊，再通过驱动机构加以驱动。7.如权利要求7所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤f中进行行星式混拌时，该行星式混拌机的公转速度为10~30rpm，自转的速度为3500~5000rpm。8.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤f中进行乳化均质的方式为将经过行星式混拌的该第二混合体置入一乳化机中；其中该乳化机包括一乳化桶，该乳化桶内部包括经过该行星式混拌的第二混合体；其中该乳化桶内部还包括一搅拌桶，该搅拌桶的底部包括多个输入孔，将该第二混合体置入该搅拌桶；该搅拌桶内部有搅拌器用于将该搅拌桶内的该第二混合体搅拌使其均匀并且将其颗粒打散成为小粒径的颗粒；该搅拌桶的下侧边包括多个第一输出孔，经搅拌的该第二混合体且小的粒径的颗粒可以通过该第一输出孔输出至该乳化桶；该搅拌桶的上侧边包括多个第二输出孔，经搅拌的该第二混合体且未通过该第一输出孔输出的颗粒，在该搅拌桶内经过进一步的搅拌，再通过该第二输出孔输出至该乳化桶；其中从该第一输出孔及该第二输出孔输出到该乳化桶的第二混合体再从该输入孔输入到该搅拌桶内，因此使得该第二混合体在该乳化桶内反复循环搅拌团聚形成乳化状态；在该乳化桶的内侧位于第二输出孔的上方处进行抽气，以引导该第二混合体由下往上流动。9.如权利要求8所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤f中进行乳化均质时，该乳化机进行乳化时的转速为9000~11000rpm；且在步骤f中进行脱泡行星混拌的方式为将经过乳化均质后的该第二混合体置入行星式混拌机内进行脱泡行星混拌作业；其中在该内桶内进行抽气，完成该第二混合体的处理；且步骤f中进行脱泡行星混拌时，该行星式混拌机的自转速度为0rpm，公转速度为30rpm，共进行30分钟。10.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤g中，在该第二母胶中包覆剂的比例为2~6.8%wt，其余则为溶剂；该包覆剂的材料为寡糖类高分子及少量的寡糖酮类，其中该寡糖类高分子及该寡糖酮类的重量比为3~6：1；其中该纳米碳管与该第二母胶混合的重量比为：该纳米碳管占0.1~0.18%wt，其余则为该第二母胶；其中以上各成分的数值均做
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20%的变动。11.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤j中进行喷雾干燥作业的方式为先将该第四混合体置入该行星式混拌机的内桶进行混拌，经过一预定时间后，再应用泵将该第四混合体抽送到一四流体喷头喷出而形成喷雾；其中该第四混合体在该四流体喷头内部进行热烘；因此形成该硅碳复合结构混合体。12.如权利要求11所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：在步骤j中进行喷雾干燥作业时，该行星式混拌机的自转速度为0rpm，公转速度为10rpm；然后经过
2~4小时后，再将该第四混合体抽送到该四流体喷头；其中该四流体喷头的气压为3 kg/cm2；其中该四流体喷头内部进行热烘的温度为170~185℃，而在热烘出口的温度为150~160℃。13.如权利要求1所述的多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，其特征在于：该硅碳复合结构混合体的粒径d50在3~10微米之间，即其中有50%的硅碳复合结构混合体的粒径在3~10微米之间。

技术总结
一种多层状长循环硅碳负极材料的制造方法，取一纯硅及一第一母胶，该第一母胶的成分为溶剂及分散剂；然后将纯硅与第一母胶混合形成第一混合体再进行研磨形成第一研磨体；然后取一石墨烯及另一第一母胶，将两者混合后进行研磨形成第二研磨体；然后将第一研磨体与第二研磨体混合形成第二混合体，再进行行星式混拌、乳化均质及脱泡行星混拌的程序；然后将纳米碳管及一第二母胶混合后置入一叶片搅拌槽中搅拌，再置入乳化机中搅拌而形成第三混合体；该第二母胶的成分为溶剂及包覆剂；再将经过处理的该第二混合体及该第三混合体进行行星式混拌，形成第四混合体；最后将该第四混合体进行喷雾干燥作业，形成本发明的硅碳复合结构混合体。构混合体。构混合体。


技术研发人员：赖鸿政 傅圣育 张曾隆
受保护的技术使用者：芯量科技股份有限公司
技术研发日：2020.08.24
技术公布日：2022/2/24