[發(fā)明專(zhuān)利]一種鎂還原碳包覆氧化亞硅材料及其制備方法、應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010933806.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112186145B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許家齊;齊美洲;王輝;林少雄
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長(zhǎng)遠(yuǎn)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 程篤慶

本發(fā)明公開(kāi)了一種鎂還原碳包覆氧化亞硅材料的制備方法，包括如下步驟：S1、在惰性氣體保護(hù)下，用氣體A包圍氧化亞硅并煅燒得到碳包覆氧化亞硅，其中，氣體A為乙炔、甲烷中的至少一種；S2、將金屬鎂與碳包覆氧化亞硅研磨混勻，在惰性氣體保護(hù)下煅燒得到中間物料；然后用酸性溶液對(duì)中間物料進(jìn)行酸洗得到鎂還原碳包覆氧化亞硅材料。本發(fā)明還公開(kāi)了一種鎂還原碳包覆氧化亞硅材料，按照上述鎂還原碳包覆氧化亞硅材料的制備方法制得。本發(fā)明還公開(kāi)了上述鎂還原碳包覆氧化亞硅材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定在鋰離子電池中表現(xiàn)出高的充放電比容量、高的首效、更加穩(wěn)定的循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎂還原碳包覆氧化亞硅材料及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車(chē)和電化學(xué)儲(chǔ)能的高速發(fā)展，鋰離子電池在質(zhì)量和體積比能量方面均取得快速的發(fā)展。同時(shí)，人們對(duì)于更高能量密度的鋰電池的需求不斷增強(qiáng)。自上世紀(jì)90年代，鋰離子電池商業(yè)化以來(lái)，石墨負(fù)極就牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位，然而其有限的比容量(372mAh/g)也制約了鋰電池能量密度的提高。多年來(lái)世界各地的科學(xué)家試圖開(kāi)發(fā)出能夠替代石墨的負(fù)極材料，如硅基負(fù)極材料、錫基材料以及鈦酸鋰材料。硅基負(fù)極材料是目前唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的新型高容量負(fù)極材料。但是硅基負(fù)極材料大規(guī)模應(yīng)用仍然面臨眾多考驗(yàn)，仍需進(jìn)一步改善材料的循環(huán)性能，并降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種鎂還原碳包覆氧化亞硅材料及其制備方法、應(yīng)用，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，所制備的鎂還原碳包覆氧化亞硅材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定在鋰離子電池中表現(xiàn)出高的充放電比容量、高的首效、更加穩(wěn)定的循環(huán)性能。

本發(fā)明提出的一種鎂還原碳包覆氧化亞硅材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、在惰性氣體保護(hù)下，用氣體A包圍氧化亞硅并煅燒得到碳包覆氧化亞硅，其中，氣體A為乙炔、甲烷中的至少一種；

S2、將金屬鎂與碳包覆氧化亞硅研磨混勻，在惰性氣體保護(hù)下煅燒得到中間物料；然后用酸性溶液對(duì)中間物料進(jìn)行酸洗得到鎂還原碳包覆氧化亞硅材料。

優(yōu)選地，在S1中，煅燒時(shí)，每小時(shí)充入的氣體A與氧化亞硅的體積重量(L/kg)比為10-40:1。

優(yōu)選地，在S1中，煅燒時(shí)，每小時(shí)充入的氣體A與氧化亞硅的體積重量(L/kg)比為30:1。

優(yōu)選地，在S1中，煅燒溫度為900-950℃，時(shí)間為2-3h。

優(yōu)選地，在S1中，在回轉(zhuǎn)爐中煅燒；優(yōu)選地，煅燒時(shí)回轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)速為0.1-0.3轉(zhuǎn)/min。

優(yōu)選地，在S1中，氧化亞硅的粒徑D50為4-5μm。

優(yōu)選地，在S1中，氧化亞硅的粒徑D50為5μm。

優(yōu)選地，在S1中，氧化亞硅中，二氧化硅的摩爾百分比≤50％。

優(yōu)選地，在S2中，金屬鎂與碳包覆氧化亞硅的重量比為1:4-7。

優(yōu)選地，在S2中，煅燒溫度為950-1050℃，時(shí)間為12-36h。

優(yōu)選地，在S2中，中間物料和酸性溶液的重量比為1:1-2。

優(yōu)選地，在S2中，酸洗時(shí)間為6-12h。

優(yōu)選地，在S2中，酸性溶液為濃度為5mol/L的鹽酸水溶液。

優(yōu)選地，在S2中，鎂還原碳包覆氧化亞硅材料中鎂元素的含量為10-15wt％。

本發(fā)明還提出了一種鎂還原碳包覆氧化亞硅材料，按照上述鎂還原碳包覆氧化亞硅材料的制備方法制得。