[發明專利]一種硅基復合負極材料及其制備方法和儲能器件

有效

• 申請號: 201711038683.X
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN109728259B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 蘇航;李陽興;劉辰光;王平華
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

1.一種硅基復合負極材料，其特征在于，包括硅基材料內核以及形成在所述硅基材料內核表面的包覆層，所述包覆層包括快離子導體層以及含氟碳材料層，所述含氟碳材料層形成于所述快離子導體層表面，所述快離子導體層形成于所述硅基材料內核表面并位于所述硅基材料內核以及所述含氟碳材料層之間，以將所述硅基材料內核與所述含氟碳材料層分隔開，所述含氟碳材料層的厚度為10nm-200nm。

2.如權利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述快離子導體層的材質包括氧化物型固態電解質。

3.如權利要求2所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述氧化物型固態電解質包括晶態鈣鈦礦型固態電解質、晶態NASICON型固態電解質、晶態LISICON型固態電解質、石榴石型固態電解質、玻璃態氧化物型固態電解質中的一種或多種。

4.如權利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述快離子導體層的厚度為10nm-200nm。

5.如權利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述含氟碳材料層的材質包括氟化石墨烯、氟化碳納米管、氟化石墨中的一種或多種。

6.如權利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述硅基材料內核包括單質硅、硅氧化合物、硅碳化合物、硅合金中的一種或多種。

7.如權利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，所述硅基材料內核的粒徑為50nm-10μm。

8.如權利要求1所述的硅基復合負極材料，其特征在于，在電池首次充電過程中，所述快離子導體層表面原位生成氟化鋰層。

9.一種硅基復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

取硅基材料，在所述硅基材料表面形成快離子導體層；

在所述快離子導體層表面形成含氟碳材料層，即得到硅基復合負極材料，所述硅基復合負極材料包括硅基材料內核以及形成在所述硅基材料內核表面的包覆層，所述包覆層包括快離子導體層以及含氟碳材料層，所述含氟碳材料層形成于所述快離子導體層表面，所述快離子導體層形成于所述硅基材料內核表面并位于所述硅基材料內核以及所述含氟碳材料層之間，以將所述硅基材料內核與所述含氟碳材料層分隔開，所述含氟碳材料層的厚度為10nm-200nm。

10.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述快離子導體層表面形成含氟碳材料層的具體操作為：先在所述快離子導體層表面形成碳材料層，隨后通過氟化反應使所述碳材料層氟化而轉化成為含氟碳材料層。

11.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述快離子導體層表面形成含氟碳材料層的具體操作為：直接取含氟碳材料，通過復合在所述快離子導體層表面形成含氟碳材料層。

12.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述硅基材料表面形成快離子導體層的方法包括水熱法、溶劑熱法、液相沉淀法、高能球磨法或高溫熔鑄法。

13.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述快離子導體層表面形成含氟碳材料層的方法包括化學氣相沉積法、真空熱沉積法、水熱法、溶劑熱法、液相沉淀法或高能球磨法。

14.一種儲能器件，包括正極、負極、以及位于所述正極與所述負極之間的隔膜，其特征在于，所述負極包括如權利要求1-8任一項所述的硅基復合負極材料。

15.如權利要求14所述的儲能器件，其特征在于，所述儲能器件包括鋰離子電池、鈉離子電池、鎂離子電池、鋁離子電池或超級電容器。