[發明專利]鋰離子電池負極材料及其低成本制備方法

在審

• 申請號: 202010526244.9
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111634918A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 高貴華;王孟光;陳志強
• 申請（專利權）人: 洛陽聯創鋰能科技有限公司
• 主分類號: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113;C01B33/12;C01B32/05;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 常曉虎

本發明公開了鋰離子電池負極材料以及低成本制備方法，其中，鋰離子電池負極材料的低成本制備方法包括如下步驟：將置于旋轉式煅燒爐中的氧化亞硅粉末在高純氮氣氣氛中加熱至900~1200℃并保溫0.5~1h，然后通入高純氮氣與天然氣的混合氣對翻轉中的氧化亞硅粉末進行碳包覆，最后進行粉碎分級處理，即得到鋰離子電池負極材料。本發明的制備方法簡單，適合連續化、規模化生產，生產成本低，利用鋰離子電池負極材料制成的扣式電池的首次容量高、首次效率高，50周容量保持率高。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料技術領域，具體的說是鋰離子電池負極材料及其低成本制備方法。

背景技術

當前全球各國環境污染日趨嚴重，新能源汽車代替燃油汽車作為解決環境污染問題的有效措施被世界各國廣泛關注并極力發展，鋰離子電池作為新能源汽車的能源供應部件，目前急需解決的問題是提高能量密度、增加續航能量、降低生產成本。另外，隨著經濟的發展，對低成本高容量鋰離子電池的需求越來越大。

氧化亞硅負極材料因其超高的比容量、優良的循環性能而受到了廣泛的關注和研究，是目前最有可能被推廣應用于電動汽車和5G移動設備的的負極材料，但因其較高的生產成本，限制了其市場化應用的發展，如公開號為CN1302075C的中國專利公開了導電硅復合物、其制備和非水電解質二次電池的負極材料，其是采用甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等氣體氣相沉積碳包覆制備氧化亞硅負極材料，其所有氣體成本較高，使得負極材料整體的制造成本較高，不適合大規模推廣應用的需求；公開號為CN106532009A的中國專利公開了一種高容量鋰離子電池硬炭復合負極材料的制備方法，其采用瀝青、樹脂進行固相包覆，該制備方法包覆的碳層不均勻，產品質量均一性和穩定性較差，不能實現連續化生產，生產成本較高；公開號為CN1032022446A的中國專利公開了一種鋰離子電池硅氧化物/碳負極材料及其制備方法，其采用樹脂、瀝青等溶解在有機溶劑中進行液相包覆，程序復雜、難以實現規模化生產且生產成本較高。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明提供鋰離子電池負極材料及其低成本制備方法，其采用常用燃料天然氣，能夠實現規模化生產，生產成本低。

為了實現上述目的，本發明采用的具體方案為：

鋰離子電池負極材料的低成本制備方法，包括如下步驟：將置于旋轉式煅燒爐中的氧化亞硅粉末在高純氮氣氣氛中加熱至900～1200℃并保溫0.5～1h，然后通入高純氮氣與天然氣的混合氣對翻轉中的氧化亞硅粉末進行碳包覆，最后進行粉碎分級處理，即得到鋰離子電池負極材料。

進一步地，先將氧化亞硅粉末置于旋轉式煅燒爐中，用高純氮氣通入旋轉式煅燒爐中進行氣氛置換至爐內的氧含量低于50ppm，然后進行加熱。生產氣氛必須最大限度地隔絕空氣，尤其是隔絕空氣中的氧和水分，以確保材料在生產過程中不被氧化。采用高純氮氣能夠保證材料不會被氧化，進而保證制備的負極材料的容量和首效。

進一步地，所述氧化亞硅粉末的中值粒徑D50不大于8μm。通過限制氧化亞硅粉末的粒徑，是為了防止氧化亞硅粉末粒徑過大而導致材料內阻大、膨脹嚴重，進而影響鋰電池壽命。

進一步地，加熱時的升溫速率為3～10℃/min。

進一步地，混合氣中高純氮氣與天然氣的比例為100：(3～50)。

一種鋰離子電池負極材料，其是利用上述方法制備的。

有益效果：