[發明專利]鋰離子電池用SiO/C復合負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810042596.X
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108365188B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張登松;陳國榮;施利毅;韓金龍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明涉及一種鋰離子電池用SiO/C復合負極材料的制備方法，該利用鐵離子與酚羥基的相互作用在SiO顆粒表面沉積、覆蓋一層酚醛樹脂作為碳層包覆的前驅體，其中鐵離子有催化碳成為石墨化碳的作用，提高了碳層的導電性。本發明的優點在于用低成本的方法提高了SiO電極的比容量與循環穩定性。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池用SiO/C復合負極材料的制備方法。

背景技術

隨著電子行業的快速發展和人們對能源的迫切需求，鋰離子電池成為能源轉換、儲存的一種重要設備。目前硅負極材料成為最有前景的可取代低容量的石墨負極的材料，是因為硅的理論容量高達4200mAh/g，但是硅材料在反復充放電過程中體積不斷的膨脹和收縮引起的粉化易造成容量的衰減。相比之下，硅的衍生物，一氧化硅（SiO），在充放電過程中的體積膨脹和收縮效應較小，同時容量也足以滿足目前的市場需求，因此一氧化硅的應用前景更好。但是SiO也存在諸多問題，導電性差就是亟待解決的問題之一。針對這一問題，已經有很多解決方案被提出，例如碳包覆、銀包覆。Chen Tao 等人利用DMF為碳源溶劑制備了碳包覆的SiO負極，Goojin Jeong等人利用鈦酸四丁酯為鈦源制備了TiO₂包覆的SiO負極材料，Jun Kyu Lee等人制備了鉻包覆的SiO負極材料，這些制備方法都是對環境有較大不利的影響，不能同時實現環保與良好性能。

發明內容

本專利的目的之一在于提供了一種鋰離子電池SiO/C復合負極材料的方法。該方法將SiO粉體與酚醛樹脂溶液或硝酸鐵溶液中的一種混合均勻，然后烘干，這樣可以使SiO粉粒表面預先覆蓋一層反應物，有利于后續另一種反應物繼續在SiO粉粒表面緊密的覆蓋、沉積。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰離子電池用SiO/C復合負極材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a. 將粒徑為100~400 nm的SiO粉體與質量百分比濃度為5%~20%的可溶性鐵鹽混合均勻，然后烘干此混合物；所述的SiO粉體與可溶性鐵鹽的質量比在1:100~1:20；

b. 將步驟a所得的干燥后混合物加入到質量百分比濃度為30%~50%的的酚醛樹脂溶液中，再分離出所述溶液中的固相物質；所述固相物質中酚醛樹脂的質量分數在10%~25%之間；

c. 將步驟b所述的固相物質進行干燥，并在惰性氣氛保護下，在700℃~900℃下煅燒0.5~5小時，即得到鋰離子電池用SiO/C復合負極材料。

步驟b中所述的分離過程是通過過濾或抽濾進行的。

上述的可溶性鐵鹽為：硝酸鐵、氯化鐵或硫酸鐵。

一種鋰離子電池用SiO/C復合負極材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.將粒徑為100~400 nm的SiO粉體與質量百分比濃度為30%~50%的酚醛樹脂溶液混合均勻，然后烘干此混合物；所述烘干后的混合物中酚醛樹脂的質量分數在10%~25%之間；

b. 將步驟a所述的干燥后混合物加入到步驟a所述的質量百分比濃度為5%~20%的可溶性鐵鹽溶液中，再分離出所述溶液中的固相物質；所述的SiO粉體與可溶性鐵鹽的質量比在1:100~1:20；

c. 將步驟b所述的固相物質進行干燥，并在惰性氣氛下，在700℃~900℃下煅燒0.5~5小時，得到鋰離子電池用SiO/C復合負極材料的制備方法。

還可以將步驟c所得的鋰離子電池用SiO/C復合負極材料進行刻蝕鐵的化合物，再分離出固相物質并在60℃~100℃干燥，從而得干燥產物，得到終產物；所述刻蝕鐵的化合物過程是：將步驟③所得的鋰離子電池用SiO/C復合負極材料加入到0.1~2 mol/L的鹽酸或硫酸中，并在80℃水浴中攪拌3h~24h。