[發明專利]一種高首效硅基負極材料及其制備方法在審

申請號：	201911305475.0	申請日：	2019-12-17
公開（公告）號：	CN111129455A	公開（公告）日：	2020-05-08
發明（設計）人：	李敏;柳盼盼	申請（專利權）人：	蘇州宇豪納米材料有限公司
主分類號：	H01M4/36	分類號：	H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司：	上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290	代理人：	葉鳳
地址：	215123 江蘇省蘇州***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種高首效硅基負極材料及其制備方法
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【說明書】：

一種高首效硅基負極材料及其制備方法，其包括：首先將原材料SiO與氫氧化物按照一定配比進行球磨混合干燥；然后將干燥后的混合材料放入石英坩堝并轉入旋轉爐，升溫熱處理一定時間；再以一定速率升溫至一定溫度引入碳源，進行碳包覆一定時間后降至室溫取出材料；再將材料酸洗至中性后干燥得到材料。本發明所制備的高首效負極材料，由于利用弱堿性氫氧化物在高溫下腐蝕SiO表面使其形成Si?SiO?SiO₂核殼結構，并同時伴隨一層惰性硅酸鹽產物作為緩沖層，一方面可以減少首次充放電過程中SEI膜形成對鋰離子的消耗，提高材料的首效，同時又能保持較高的首次充放電容量和循環穩定性；另一方面SiO的歧化反應以及碳包覆一步法完成，大大降低生成時間和成本，易產業化。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體地說，涉及一種高首效硅基負極材料及其制備方法。

背景技術

隨著電動汽車的快速發展，對電池的能量密度需求日益增高。現有的石墨負極因其較低的比容量(372mAh/g)很難滿足未來長續航里程電動車的需求。硅材料因其較高的理論比容量和較低的對鋰電位(0.1V vs Li/Li+)使其在鋰離子電池負極領域展現出較高的應用前景。

然而純硅材料存在不可避免的體積膨脹巨大，且循環穩定性差等問題，一氧化硅(SiO)由于具有更小的體積膨脹以及相對優異的循環穩定性，成為新一代備受青睞的負極材料。SiO首次嵌鋰過程中會生成不可逆產物，如Li₂O，Li₂SiO₄等，這些不可逆產物所形成的緩沖層，可有效緩解電極材料脫嵌鋰時的體積效應，從而提高循環穩定性。但是這個緩沖層的形成也消耗了大量的鋰離子，從而導致首次庫倫效率的降低，這將增加鋰離子提供端材料的應用成本；另外一方面sio單獨使用仍然存在的體積膨脹所造成的影響依然很大。鑒于此，本發明提供一種高首效且循環穩定性增加的鋰離子電池負極材料及其制備方法。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明的首要目的是提供一種能夠解決上述問題的硅基負極材料的制備方法。

本發明的第二個目的是提供上述的硅基負極材料。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種高首效硅基負極材料及其制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟：

步驟1.將原材料SiO與氫氧化物按照一定配比進行球磨混合干燥；

步驟2.將步驟1中干燥后的混合材料放入石英坩堝，然后轉入旋轉爐，以一定速率升溫至一定溫度，并通入惰性氣體保護，保溫一定時間；

步驟3.將步驟2中材料再以一定速率升溫至一定溫度后通過惰性氣體引入碳源，進行碳包覆一定時間，關閉碳源氣流，在惰性氣氛下降至室溫取出；

步驟4.將步驟3所得材料酸洗至中性后干燥得到材料。

進一步地，步驟1中，所述原材料SiO為微納米級，粒徑范圍為0.8um-50um。

進一步地，步驟1中，所述球磨混合可以采用濕法球磨，也可以采用干法球磨；濕法球磨溶劑為無水乙醇，乙二醇，去離子水中的一種或幾種。

進一步地，步驟1中，所述氫氧化物可以為Ca(OH)2、Mg(OH)2、LiOH、Ni(OH)2的一種或幾種。