[發明專利]硅基負極材料和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011157895.1
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112310372B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 鐘澤欽;萬遠鑫;孔令涌;任望保;朱成奔;張於財;黃少真
• 申請（專利權）人: 深圳市德方納米科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/485;H01M4/60;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

1.一種硅基負極材料，所述硅基負極材料包括硅基內核和設置在所述硅基內核上的殼層，其特征在于，所述硅基內核包括SiO_x和分散在所述SiO_x中的硅微晶，其中，0.9≤x≤1.3；且沿所述硅基內核表層到所述硅基內核中心的方向上，所述硅微晶的分布密度逐漸減小；沿所述硅基內核表層到所述硅基內核中心的方向上，所述硅微晶的尺寸逐漸減小；所述硅微晶通過Si(111)衍射峰及其半高峰寬，利用Scherrer公式計算硅微晶尺寸在1nm-20nm范圍內；所述SiO_x的中位粒徑D50為1μm-10μm，D10/D50≥0.3，D90/D50≤2；所述硅基內核中，所述硅微晶與所述SiO_x的質量比為(1-15):100；所述硅基負極材料的任意剖面中，所述硅微晶的總面積占所述硅基內核總面積的1%-20%；所述殼層包括碳層。

2.如權利要求1所述的硅基負極材料，其特征在于，所述硅基內核表層所述硅微晶的分布密度D_out和由所述硅基內核表層起往硅基內核中心方向深度500nm處所述硅微晶的分布密度D_in的比值為0≤D_in/D_out＜1。

3.如權利要求1所述的硅基負極材料，其特征在于，所述殼層還包括設置在所述碳層上的聚合物層，所述聚合物層包括聚合物；所述聚合物包括以[CH₂-CF₂]_n-為結構的有機聚合物、以（C₆H₇O₆Na)_n為結構的有機聚合物、以[C₆H₇O₂(OH)₂OCH₂COONa]_n為結構的有機聚合物、以[C₃H₃O₂M]_n為結構的有機聚合物、以(C₃H₃N)_n為結構的有機聚合物、帶有酰胺鍵-NHCO-的有機聚合物和主鏈上含有酰亞胺環-CO-N-CO-的有機聚合物中的一種或多種。

4.如權利要求3所述的硅基負極材料，其特征在于，所述聚合物層還包括導電劑；所述導電劑包括炭黑、石墨、中間相炭微球、碳納米纖維、碳納米管、C60和石墨烯中的一種或多種；所述聚合物層中所述導電劑和所述聚合物的質量比為(0.5-5)：1。

5.如權利要求3所述的硅基負極材料，其特征在于，所述聚合物層的質量占所述硅基負極材料總質量的1%-20%。

6.如權利要求1-5任一項所述的硅基負極材料，其特征在于，所述碳層的厚度為1nm-100nm；所述硅基負極材料的比表面積為1m²/g-10m²/g。

7.一種硅基負極材料的制備方法，其特征在于，包括：

將氧化亞硅在800℃-1200℃動態加熱1h-6h后進行碳包覆形成碳層，得到硅基負極材料；所述氧化亞硅的粒徑為1μm-10μm；所述硅基負極材料包括硅基內核和設置在所述硅基內核上的殼層，所述硅基內核包括SiO_x和分散在所述SiO_x中的硅微晶，其中，0.9≤x≤1.3；且沿所述硅基內核表層到所述硅基內核中心的方向上，所述硅微晶的分布密度逐漸減小；沿所述硅基內核表層到所述硅基內核中心的方向上，所述硅微晶的尺寸逐漸減小；所述硅微晶通過Si(111)衍射峰及其半高峰寬，利用Scherrer公式計算硅微晶尺寸在1nm-20nm范圍內；所述SiO_x的中位粒徑D50為1μm-10μm，D10/D50≥0.3，D90/D50≤2；所述硅基內核中，所述硅微晶與所述SiO_x的質量比為(1-15):100；所述硅基負極材料的任意剖面中，所述硅微晶的總面積占所述硅基內核總面積的1%-20%；所述殼層包括碳層。