[發明專利]一種羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅負極材料、制備方法及負極片的制備方法

在審

• 申請號: 202010192833.8
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111342027A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 慈立杰;郭建光;王預
• 申請（專利權）人: 深圳索理德新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M10/052;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳智趣知識產權代理事務所(普通合伙) 44486
• 代理人: 崔艷崢

本發明公開了一種羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅鋰離子電池負極材，是外表包覆有一層為0.5?5納米的羥基修飾無定形SiOx層的納米單質硅顆粒，納米單質硅顆粒的粒徑為20?60nm。所述材料通過以下方法制得：1)、配制乙醇水溶液；2)、向上述溶液中加入納米硅顆粒，超聲，形成均一的懸濁液；3)、將懸濁液靜置，超聲處理4)、將納米硅顆粒和乙醇水溶液分離，將納米硅材料置于真空烘箱中烘干，即可得到所述材料。本發明制得的材料，由厚度均勻的無定形SiOx包覆，對硅體積膨脹的抑制效果好，可逆容量低，且本發明所用的制備方法工藝簡單，產品性能穩定，得率高，成本可控，材料可循環使用，對環境更友好。

技術領域

本發明屬于電池制備領域，特別涉及一種羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅負極材料、制備方法及負極片的制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，人們對能源的需求越來越高，過去幾十年中，被廣泛使用的不可再生化石能源正面臨枯竭、環境污染等諸多問題。風能、太陽能以及核能等可再生綠色能源的利用被認為是日趨嚴重的環境問題和能源供求矛盾的有效解決方案。但是可再生能源大多面臨地域分布不均勻、穩定差等問題，通常需要轉化為電能才可以有效利用。因此，研制高能量密度、高功率密度、快循環速率、長使用壽命和低成本的可充電電池對人類社會的發展具有重大意義。負極材料是決定電池容量的重要因素之一，目前鋰離子電池正極材料的理論容量提升空間較小，通過提高負極材料的可逆比容量是一條提高電池整體容量的有效途徑。目前可用于鋰離子負極材料包括碳材料、硅基材料、過渡金屬氧化物等。硅元素在地殼中儲量豐富，成本低、制備工藝成熟、使用過程環境友好，氧化還原電勢低。室溫下，Si的理論容量達3579mAh/g(Li15Si)。但硅負極在嵌鋰后會發生較大的體積膨脹(約300％)，導致顆粒脫落、極片粉化和SEI膜破裂，在電池性能上表現為低循環效率和低容量保持率。

最近研究證明將硅材料進行納米化之后，可以降低其因體積膨脹造成的形變應力，從而緩解硅負極的粉化脫落問題，提高電極的循環穩定性，同時保持高放電容量。到目前為止，零維納米球、一維納米棒和二維納米薄膜等形態都有報道。然而這種單純的減小硅材料的尺寸還不足以滿足市場對鋰離子電池負極的循環穩定性要求。

Hu等4的研究表明納米硅顆粒修飾硅納米線作為鋰離子電池負極材料表現出了高容量的優點。一維納米結構可以在充放電循環之后仍然保持原本的結構，在循環30圈之后，放電容量保持2000mA h g-1。然而，這種多孔納米線結構制備復雜，成本較高，難以實現大批量的生產應用，并且循環性較產，不滿足經濟效益和環保需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅負極材料，本發明制得的納米硅負極材料，由厚度均勻的羥基修飾無定形SiOx包覆層，對硅體積膨脹的抑制效果好，可逆容量低，且本發明所用的制備方法工藝簡單，成本可控，材料可循環使用，對環境更友好。

有必要的，本發明還提供上述羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅負極材料的制備方法。

更有必要的，本發明還提供上述羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅負極材料制備得到的負極片

一種羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅鋰離子電池負極材料：

所述羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅鋰離子電池負極材料是外表包覆有一層為0.5-5納米的羥基修飾無定形SiOx層的納米單質硅顆粒。

優選地，所述羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅鋰離子電池負極材料是外表包覆有一層為1-3納米的羥基修飾無定形SiOx層的納米單質硅顆粒。

優選地，所述納米單質硅顆粒的粒徑為20-60nm。

一種羥基修飾無定形SiOx殼層包覆納米硅鋰離子電池負極材料的制備方法, 包括以下步驟：

1)、配制乙醇水溶液；