[發明專利]磷摻雜軟碳包覆硅基鋰離子負極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010543295.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN113809311B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 潘明軍;劉柏男;羅飛
• 申請（專利權）人: 溧陽天目先導電池材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

1.一種磷摻雜軟碳包覆硅基鋰離子負極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

以含磷氣源或者高沸點含磷化合物為摻雜材料，將摻雜材料的蒸氣與預先加熱好的硅源蒸氣在1200℃-1700℃進行氣相混合反應1-24小時，得到磷摻雜氧化亞硅材料；其中，所述硅源蒸氣為硅蒸氣與二氧化硅蒸氣的混合蒸氣；所述含磷氣源為在常溫下為氣態的含磷化合物，所述高沸點含磷化合物為在常溫下為液態或固態的含磷化合物；所述含磷氣源具體包括：磷化氫；所述高沸點含磷化合物具體包括：五氧化二磷、磷酸二氫鉀、磷酸三丁酯或偏磷酸鈉中的一種或多種；所述摻雜材料的蒸氣通過對所述摻雜材料加熱到25℃-800℃獲得；

將磷摻雜氧化亞硅材料冷卻至室溫并出料破碎篩分；

將破碎篩分后的物料進行飛行時間二次離子質譜分析測試，確認磷摻在氧化亞硅中的摻雜均勻性是否滿足預設條件；

將摻雜均勻性滿足預設條件的物料進行碳包覆，即得磷摻雜軟碳包覆硅基鋰離子負極材料；

其中，所述預設條件具體為：在飛行時間二次離子質譜分析測試過程中，全部粒子濺射時間段內，磷原子濃度的波動范圍為±50％之內。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硅源蒸氣中硅蒸氣和二氧化硅蒸氣按照摩爾比硅：二氧化硅＝1：1混合。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述摻雜材料中磷原子質量占所述硅源蒸氣中硅和二氧化硅總質量的100ppm-100000ppm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳包覆具體為：將所述摻雜均勻性滿足預設條件的物料置于回轉爐，在保護氣氛下升溫至800℃-1000℃，通入有機氣源進行化學氣相沉積，保溫時間2-4小時，之后關閉有機氣源降溫；其中，所述有機氣源具體包括：甲烷、乙炔、丙烯或丙烷中的一種或多種。

5.一種鋰離子電池負極材料，其特征在于，所述負極材料為上述權利要求1-4任一所述制備方法制備得到的磷摻雜軟碳包覆硅基鋰離子負極材料。

6.一種鋰電池極片，其特征在于，所述鋰電池極片包括上述權利要求5所述的鋰離子電池負極材料。

7.一種鋰電池，其特征在于，所述鋰電池包括上述權利要求6所述的鋰電池極片。