[發(fā)明專(zhuān)利]SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010693490.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111769274A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱昭政;李文龍;趙育松;梁世碩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆山寶創(chuàng)新能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/48
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/48;H01M4/62;H01M4/66;H01M4/139;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00;D01F9/08
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王佳璐

1.一種SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料，其特征在于，包括：

SiOx-C復(fù)合纖維絲，所述SiOx-C復(fù)合纖維絲包括碳纖維和負(fù)載在所述碳纖維內(nèi)部或表面的氧化亞硅納米顆粒；

碳包覆層，所述碳包覆層包覆在所述SiOx-C復(fù)合纖維絲的至少部分表面；

SEI膜層，所述SEI膜層包覆在所述碳包覆層的至少部分表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料，其特征在于，所述碳包覆層的厚度為2nm～100nm；

任選地，所述SEI膜層的厚度為1nm～200nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料，其特征在于，所述SiOx-C復(fù)合纖維絲中氧化亞硅納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～40％；

任選地，所述碳纖維的直徑為300～3000nm；

任選地，所述氧化亞硅的粒徑范圍為30～400nm；

任選地，所述SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料的厚度范圍為100～1000μm。

4.一種制備權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料的方法，其特征在于，包括：

(1)將碳源前驅(qū)體溶液與氧化亞硅納米顆粒混合，以便得到紡絲溶液；

(2)對(duì)所述紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，以便得到SiOx-聚合物復(fù)合纖維絲；

(3)對(duì)所述SiOx-聚合物復(fù)合纖維絲進(jìn)行預(yù)氧化-碳化，以便得到SiOx-C復(fù)合纖維絲；

(4)在所述SiOx-C復(fù)合纖維絲的至少部分表面引入碳包覆層，以便得到碳包覆SiOx-C復(fù)合纖維絲；

(5)通過(guò)電化學(xué)法在所述碳包覆SiOx-C復(fù)合纖維絲的至少部分表面引入SEI膜，以便得到SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述碳源前驅(qū)體溶液中包含的碳源前驅(qū)體選自聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、纖維素、木質(zhì)素、聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇縮醛、聚己內(nèi)酯、聚乙二醇、聚苯乙烯中的一種或多種；

任選地，在步驟(3)中，所述預(yù)氧化的過(guò)程為將溫度升高到230～310攝氏度，溫度保持時(shí)間為0.5～5h，升溫速率為0.5～5攝氏度/分鐘；

任選地，所述碳化的過(guò)程在惰性氣體氛圍中進(jìn)行，碳化溫度的升溫速率為1～12攝氏度/分鐘，碳化溫度為750～1500攝氏度，溫度保持時(shí)間為0.5～5h；

任選地，所述惰性氣體為N₂、Ar、He中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(5)中，采用電化學(xué)法對(duì)所述碳包覆SiOx-C復(fù)合纖維絲預(yù)嵌鋰，從而在碳包覆SiOx-C復(fù)合纖維絲表面形成SEI膜；

任選地，在步驟(4)中，采用氣相沉積法對(duì)SiOx-C復(fù)合纖維絲進(jìn)行碳包覆；

任選地，所述SEI膜層的組分選自L(fǎng)iF、Li₂CO₃、(CH₂OCO₂Li)₂、LiCH₂CH₂OCO₂Li、CH₃OCO₂Li、LiOH中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述SEI膜的合成裝置為電解池，包括陰極板、SiOx-C復(fù)合纖維絲陽(yáng)極、隔膜、電解液、外電源，所述隔膜設(shè)置在所述陰極板和所述SiOx-C復(fù)合纖維絲陽(yáng)極之間，所述外電源連接所述陰極板和所述SiOx-C復(fù)合纖維絲陽(yáng)極，所述電解液裝在所述電解池中，所述陰極板為鋰金屬或者鋰的合金；

任選地，所述電解池還包括氣袋，所述氣袋設(shè)置在所述電解池的上方。

8.一種負(fù)極片，其特征在于，所述負(fù)極片采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料制得或采用權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的方法制備得到的SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料制得。