[發明專利]一種含硅酸鹽骨架的硅基負極材料、負極片和鋰電池

有效

• 申請號: 202011031904.2
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112151771B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 殷營營;劉柏男;羅飛;李泓
• 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: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/136;H01M4/58;H01M4/48
• 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

1.一種含硅酸鹽骨架的硅基負極材料，其特征在于，所述硅基負極材料包括內部具有硅酸鹽材料彌散分布的改性氧化亞硅材料；

所述內部具有硅酸鹽材料彌散分布的改性氧化亞硅材料的通式為M_xSiO_y，1≤X＜6，3≤y＜6，元素M包含Mg、Ni、Cu、Zn、Al、Na、Ca、K、Li、Fe、Co中的一種或多種；所述改性氧化亞硅材料的晶粒尺寸為0.5nm-100nm；所述改性氧化亞硅材料中，所述硅酸鹽材料的含量占改性氧化亞硅材料總質量的5％-60％；

彌散分布的所述硅酸鹽材料構成所述硅基負極材料的骨架結構，不隨硅基負極材料在循環過程中的脫鋰和嵌鋰而發生理化反應，且在多次循環后保持原始結構不變；

所述硅基負極材料還包括碳包覆層；

所述碳包覆層包覆在所述改性氧化亞硅材料之外，厚度為1nm-100nm；

所述改性氧化亞硅材料的晶粒尺寸為2nm-30nm；所述改性氧化亞硅材料中，所述硅酸鹽材料的含量占改性氧化亞硅材料總質量的10％-30％；

所述硅基負極材料的平均粒徑(D₅₀)為0.1-40μm，比表面積為0.5m²/g-40m²/g；

所述硅基負極材料的平均粒徑(D₅₀)為2-15μm，比表面積為1m²/g-10m²/g。

2.根據權利要求1所述的硅基負極材料，其特征在于，

所述元素M為Mg時，對應的硅酸鹽為MgSiO₃和/或Mg₂SiO₄；所述MgSiO₃的XRD衍射峰最強峰位于28.1度、31.1度、34.8度、34.9度、36.9度中的一處或幾處，所述Mg₂SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于36.5度處；

所述元素M為Ni時，對應的硅酸鹽為NiSiO₄，所述NiSiO₄的XRD衍射峰最強峰位于37.0度處；

所述元素M為Cu時，對應的硅酸鹽為CuSiO₃；所述CuSiO₃的XRD衍射峰最強峰位于12.2度處；

所述元素M為Zn時，對應的硅酸鹽為ZnSiO₃和/或Zn₂SiO₄；所述ZnSiO₃的XRD衍射峰最強峰位于31.0度和/或34.0度處；所述Zn₂SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于(31.0度和34.0度)、31.5度、31.7度、33.1度、36.5度、37.0度中的一處或幾處；

所述元素M為Al時，對應的硅酸鹽為Al₂SiO₅；所述Al₂SiO₅的XRD衍射峰最強峰位于26.1度和/或28.0度處；

所述元素M為Na時，對應的硅酸鹽為Na₂SiO₃和/或Na₄SiO₄；所述Na₂SiO₃的XRD衍射峰最強峰位于29.4度處，所述Na₄SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于13.0度和23.2度處；

所述元素M為Ca時，對應的硅酸鹽為CaSiO₃和/或Ca₂SiO₄；所述CaSiO₃的XRD衍射峰最強峰位于25.3度和/或30.0度處，所述Ca₂SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于32.0度、32.1度、32.5度、32.7度、32.8度、33.0度、33.2度中的一處或幾處；

所述元素M為K時，對應的硅酸鹽為K₄SiO₄；所述K₄SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于30.4度和37.8度處；

所述元素M為Li時，對應的硅酸鹽為Li₂SiO₃和/或Li₄SiO₄；所述Li₂SiO₃的XRD衍射峰最強峰位于18.9度和/或27.0度處，所述Li₄SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于(22.2度和33.8度)和/或34.9度處；

所述元素M為Fe時，對應的硅酸鹽為FeSiO₃和/或Fe₂SiO₄；所述FeSiO₃的XRD衍射峰最強峰位于32.7度處，所述Fe₂SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于63.8度處；

所述元素M為Co時，對應的硅酸鹽為Co₂SiO₄；所述Co₂SiO₄的XRD衍射峰最強峰位于36.4度、36.5度、36.6度中的一處或幾處。