[發(fā)明專利]一種多孔導(dǎo)電硅氧材料及其制備方法與鋰離子電池

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• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113044828A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁世碩;高一琳;李冰
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山寶創(chuàng)新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B33/113;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/48;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 呂露

1.一種多孔導(dǎo)電硅氧材料，其特征在于，其包括SiO_x顆粒和碳包覆層，其中0x2，所述SiO_x顆粒具有相互交聯(lián)貫通的孔道，所述孔道自所述SiO_x顆粒的內(nèi)部延伸至所述SiO_x顆粒的表面并在表面形成多個開口，所述碳包覆層包覆于所述SiO_x顆粒表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料，其特征在于，所述SiO_x顆粒內(nèi)部的至少部分孔道內(nèi)具有導(dǎo)電碳材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料，其特征在于，所述多孔導(dǎo)電硅氧材料的粒徑為30nm～20μm；

和/或，所述碳包覆層的厚度為1～200nm；

和/或，所述SiO_x顆粒的孔隙率為5％～70％。

4.一種如權(quán)利要求1至3中任一項所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟：

采用十六烷基三甲基溴化銨作為造孔劑在SiO_x體系中形成膠束，高溫反應(yīng)使所述SiO_x體系成為SiO_x顆粒，其中的膠束對應(yīng)形成相互交聯(lián)貫通的孔道；

在所述SiO_x顆粒表面進(jìn)行碳包覆形成碳包覆層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟：

將氫氧化銨滴入由二乙氧基硅烷、十六烷基三甲基溴化銨和1,2-雙(硅烷基)乙烷溶解于第一溶劑而形成的第一溶液中，于40～85℃攪拌反應(yīng)，離心分離，得到SiO_x顆粒；

將所述SiO_x顆粒、由包覆聚合物溶解于第二溶劑而形成的第二溶液混合、干燥，在保護(hù)氣氛中燒結(jié)，得到多孔導(dǎo)電硅氧材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料的制備方法，其特征在于，將離心分離后的上清液與第一溶劑、鹽酸混合，于40～85℃反應(yīng)，得到可重復(fù)利用的十六烷基三甲基溴化銨。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料的制備方法，其特征在于，在制備SiO_x顆粒時，所述氫氧化銨和所述第一溶劑的體積用量比為3～5：100，所述二乙氧基硅烷和所述第一溶劑的體積用量比為0.5～0.8：100，所述1,2-雙(硅烷基)乙烷和所述第一溶劑的體積用量比為1～1.5：100，所述十六烷基三甲基溴化銨和所述第一溶劑的用量比為0.1～1.2g：100ml；

和/或，將離心分離得到的離心物清洗、干燥，得到所述SiO_x顆粒。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)溫度為500～1000℃，所述燒結(jié)時間為0.5～10小時。

9.一種鋰離子電池，其特征在于，其包括含有正極活性材料的正極片、含有如權(quán)利要求1至3中任一項所述的多孔導(dǎo)電硅氧材料的負(fù)極片、隔離膜以及電解液。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極活性材料包括含一種或多種能夠脫嵌鋰離子的正極活性物質(zhì)、正極粘合劑和正極導(dǎo)電劑，所述正極活性物質(zhì)為含鋰化合物，所述含鋰化合物包括鋰過渡金屬復(fù)合氧化物或鋰過渡金屬磷酸鹽化合物中的至少一種，所述鋰過渡金屬復(fù)合氧化物的化學(xué)式為Li_xAO₂，所述鋰過渡金屬磷酸鹽化合物的化學(xué)式為Li_yBPO₄，其中，A和B分別表示一種或多種過渡金屬元素，0.05≤x≤1.20，0.05≤y≤1.10；

和/或，所述負(fù)極片含有所述多孔導(dǎo)電硅氧材料與天然石墨、人造石墨、中間相微碳球、硬碳、軟碳、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO₂、尖晶石結(jié)構(gòu)的鋰化TiO₂-Li₄Ti₅O₁₂、Li-Al合金中至少一種的混合物；

和/或，所述隔離膜的材料選自聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺和芳綸中的至少一種。