[發明專利]硅碳負極材料及其制備方法、應用和制得的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201811645979.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN111384380B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 馬飛;劉冬冬;沈龍;丁曉陽
• 申請（專利權）人: 上海杉杉科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;劉奉麗

1.一種硅碳負極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將中值粒徑為1～10μm的氧化亞硅與氣態碳源進行氣相沉積反應；

(2)通入混合氣體進行氧化反應后，在惰性氣氛的條件下冷卻；所述混合氣體包含氧化性氣體，所述氧化性氣體占所述混合氣體的體積比為1～90％；

所述硅碳負極材料中的碳含量為1～10wt％，所述硅碳負極材料的碳含量為所述氣態碳源的碳含量與總質量之比，所述總質量為所述氣態碳源的碳含量與所述氧化亞硅的質量之和，所述氣態碳源的碳含量為所述氣態碳源的分子量、所述氣態碳源的流量、所述氣相沉積反應的時間與所述氣態碳源的殘炭值的乘積；

所述氧化亞硅的純度大于99.9％；

步驟(2)中，所述混合氣體通入的時間為2～10小時；

所述氧化反應用于調控硅碳負極材料表面的孔結構。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氧化亞硅的中值粒徑為3～10μm；和/或，步驟(1)中，所述氧化亞硅為經粉碎得到；

和/或，步驟(1)中，所述氣態碳源為C1～C5烷烴、C1～C5烯烴、C1～C5炔烴及其衍生物中的一種或多種；

和/或，步驟(1)中，所述氣相沉積反應是在臥式加熱反應器進行。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氧化亞硅的中值粒徑為5μm或者8μm。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述粉碎的方式為球磨粉碎和/或氣流粉碎。

5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氣態碳源為甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙醇和丙酮中的一種或多種。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氣態碳源為乙炔和/或丙酮。

7.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氣相沉積反應是在氣相沉積爐進行。

8.如權利要求1～7任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氣相沉積反應按下述步驟進行：在持續通入惰性氣氛的條件下，加熱所述氧化亞硅后，通入所述氣態碳源進行氣相沉積反應后，冷卻即可。

9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積反應的過程中，所述惰性氣氛為氮氣氣氛和/或稀有氣體的氣氛；

和/或，所述氣相沉積反應的過程中，所述惰性氣氛的流速為10～100sccm；

和/或，所述氣相沉積反應的過程中，所述加熱的速率為1～10℃/min；

和/或，所述氣相沉積反應的過程中，所述加熱后的溫度為600～1000℃；

和/或，所述氣相沉積反應的過程中，所述冷卻后的溫度為400～550℃；

和/或，所述氣相沉積反應的過程中，所述氣態碳源的體積比為5～40％；體積比為氣態碳源占總氣體的體積比，總氣體為氣態碳源與惰性氣氛的體積之和。

10.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積反應的過程中，所述稀有氣體為氬氣。

11.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積反應的過程中，所述惰性氣氛的流速為50sccm。

12.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積反應的過程中，所述加熱的速率為5℃/min。

13.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積反應的過程中，所述加熱后的溫度為800℃。

14.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積反應的過程中，所述冷卻后的溫度為400℃、500℃或550℃。