[發(fā)明專利]一種負極材料及其制備方法、電極、二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011186493.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112467096B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 查道松;李喆;羅姝;張和寶;王岑
• 申請（專利權(quán)）人: 安普瑞斯（南京）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律和信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 冷文燕;武玉琴

1.一種用于制備負極材料的方法，其特征在于，所述負極材料包括：

硅氧化合物顆粒，包含單質(zhì)硅納米顆粒，且內(nèi)嵌有鋰元素；其中，所述鋰元素的存在形式包括硅酸鋰化合物；

碳膜層，包覆在所述硅氧化合物顆粒表面；

含鈦包覆層，包覆在具有碳膜層的硅氧化合物顆粒表面，所述含鈦包覆層包括鈦酸鋰化合物；

所述負極材料中的鈦元素富集于所述含鈦包覆層和選自所述碳膜層以及所述硅氧化合物顆粒的近表層區(qū)域中的至少一個區(qū)域中；

所述方法包括：

步驟（1）：在惰性氣體氛圍或者減壓條件下，將金屬硅粉末與二氧化硅粉末的混合物進行加熱反應(yīng)，得到硅氧化合物顆粒；

步驟（2）：形成碳膜層，在步驟（1）所述硅氧化合物顆粒表面包覆碳膜層，并進行破碎和篩分處理，得到具有碳膜層的硅氧化合物顆粒；

步驟（3）：形成含鈦前驅(qū)體包覆層，在液相體系中先將鈦源包覆在步驟（2）所述具有碳膜層的硅氧化合物顆粒的表面，再將所述鈦源轉(zhuǎn)化為含鈦前驅(qū)體，完成二次包覆，并進行篩分處理，形成具有含鈦前驅(qū)體包覆層的顆粒；

步驟（4）：鋰摻雜，對所述具有含鈦前驅(qū)體包覆層的顆粒進行鋰摻雜，得到所述負極材料；

其中，所述鈦源包括鈦酸四乙酯、鈦酸四丁酯、四氯化鈦和鈦酸異丙酯中的一種或兩種以上，所述含鈦前驅(qū)體包括鈦的氧化物、鈦的氫氧化物以及鈦鹽中的一種或兩種以上；

其中，所述鋰摻雜的溫度為450~750℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成含鈦前驅(qū)體包覆層，包括：

在所述硅氧化合物顆粒表面形成含鈦前驅(qū)體包覆層之前，對具有碳膜層的硅氧化合物顆粒進行鋰摻雜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含鈦前驅(qū)體包括氧化鈦以及乙酸鈦中的一種或兩種以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液相體系的溶劑包括水、甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、甲苯、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一種或兩種以上組合。

5.一種用于二次電池的負極材料，其特征在于，由權(quán)利要求1-4中任一所述的方法制備而成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負極材料，其特征在于，所述硅酸鋰化合物包括：

Li₂Si₂O₅、Li₂SiO₃、Li₈SiO₆、Li₆Si₂O₇以及Li₄SiO₄中的一種或兩種以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負極材料，其特征在于，所述單質(zhì)硅納米顆粒的中值粒徑為0.2~20納米。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的負極材料，其特征在于，所述單質(zhì)硅納米顆粒的中值粒徑為0.5~15納米。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的負極材料，其特征在于，所述單質(zhì)硅納米顆粒的中值粒徑為1~10納米。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負極材料，其特征在于，所述碳膜層的厚度為0.001~5微米。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的負極材料，其特征在于，所述碳膜層的厚度為0.002~2微米。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的負極材料，其特征在于，所述碳膜層的厚度為0.005~1微米。

13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料中的所述碳膜層質(zhì)量占比為0.1~20wt%。