[發明專利]多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010146035.1
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111224105A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 崔大祥;張道明;張芳;王亞坤;陽靖峰;盧玉英;焦靖華;葛美英
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

1.一種多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料，其特征在于，所述多級碳包覆為亞硅材料表面包覆多層碳材料，所述亞硅的分子式為：SiOx（0x2），亞硅材料表面包覆多層碳材料后，再經多次高溫歧化得到的材料由亞硅和包覆在其上的碳包覆層組成，其中，碳的總含量2-10wt%。

2.根據權利要求1所述多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料的制備方法，其特征在于包括下述方法：

（1）亞硅原料與碳源原料的選擇：碳源原料為粒徑為微米級的瀝青、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、酚醛樹脂中的一種或其組合物；亞硅原料粒徑為微米級；

（2）多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料制備：第一步，采用濕法混料，將一種碳源與亞硅原料混料均勻，經過高溫碳化并保溫包覆后，得包覆有第一碳層并亞硅歧化的亞硅材料；第二步，再次采用濕法包覆的方法，將第一步得到的亞硅材料與第二層碳源原料混料均勻，再次經過高溫碳化和保溫進行材料碳層包覆和亞硅歧化，其中，所述碳源為高溫保溫過程中，能夠碳化為碳層的碳源原料，第一層和第二層碳源原料相同或不相同；在高溫碳化包覆碳層過程中，引入亞硅歧化步驟，將溫度在亞硅發生歧化的溫度進行保溫。

3.根據權利要求2所述多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料的制備方法，其特征在于所述多級碳包覆和多次高溫歧化通過第一步、第二步的步驟，采用多次反復，使材料發生多層碳包覆和多次亞硅歧化過程。

4.根據權利要求2或3所述多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料的制備方法，其特征在于，按下述步驟：

（1）材料準備：先篩選亞硅原料和碳源原料瀝青粒徑，亞硅原料粒徑D50=2微米，高軟化點瀝青D50 =5μm，低軟化點瀝青D50=5μm；

（2）多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料制備：第一步，采用球磨法濕法混料，球料比2:1，將亞硅原料與高軟化點瀝青混合，亞硅原料與高軟化點瀝青質量比為100:5，在酒精中混料4h，混合均勻后，80℃烘箱中烘干，然后置于管式爐中，900℃下保溫1h，升溫速率5℃/min，然后自然冷卻至常溫，得包覆有第一碳層并亞硅歧化的亞硅材料；第二步，同樣采用球磨濕法混料，將第一步得到的亞硅材料與低軟化點瀝青混合，球料比2:1，第一步得到的亞硅材料與低軟化點瀝青質量比為100:3，在酒精中混料2h，混合均勻后，80℃烘箱中烘干，然后置于管式爐中，900℃下保溫1h，升溫速率5℃/min，然后自然冷卻至常溫，得到兩次碳包覆兩次歧化的亞硅材料。

5.根據權利要求2或3所述多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料的制備方法，其特征在于，按下述步驟：

（1）材料準備：篩選亞硅原料和瀝青粒徑，亞硅原料粒徑D50=2微米，高軟化點瀝青D50=5μm，低軟化點瀝青D50=5μm；

（2）多級碳包覆和多次高溫歧化改進的亞硅負極材料制備：第一步，采用球磨濕法混料，先將亞硅原料與低軟化點瀝青混合，球料比2:1，亞硅原料與低軟化點瀝青質量比為100:4，在酒精中混料4h，混合均勻后，80℃烘箱中烘干，然后置于管式爐中，900℃下保溫1h，升溫速率5℃/min，然后自然冷卻至常溫，得包覆有第一碳層并亞硅歧化的亞硅材料；第二步，同樣采用球磨濕法混料，首先將第一步得到的亞硅材料與高軟化點瀝青混合，球料比2:1，第一步得到的亞硅材料與高軟化點瀝青質量比為100:5，在酒精中混料2h，混合均勻后，80℃烘箱中烘干，然后置于管式爐中，900℃下保溫1h，升溫速率5℃/min，然后自然冷卻至常溫，即得到兩次碳包覆兩次歧化的亞硅材料。