[發(fā)明專利]一種負極材料的制備方法及制品和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110707197.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113571678A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭雅芳;李富海;馬斌;陳杰;李載波
• 申請（專利權(quán)）人: 惠州鋰威新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 潘俊達;王滔

本發(fā)明提供了一種負極材料的制備方法及制品和應(yīng)用，包括以下步驟：S1、將硅粉置于400～800℃的含氧環(huán)境下熱處理100～800min；S2、先將反應(yīng)環(huán)境抽真空，然后以5～10℃/min的速率升溫至1000～1800℃并維持5～48h；S3、將溫度降低至300～500℃，通入碳源氣體進行碳包覆；S4、冷凝，收集得到的碳包覆氧化亞硅塊體；破碎，得到碳包覆氧化亞硅負極材料。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的制備方法解決目前氧化亞硅制備成本高的問題，同時提升了制備得到的負極材料的導(dǎo)電性能及抑制了其體積膨脹。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種負極材料的制備方法及制品和應(yīng)用。

背景技術(shù)

負極材料是鋰離子電池的非常重要組成部分，其直接影響到鋰離子電池的能量密度與電化學(xué)性能。優(yōu)異的負極材料可以提高鋰離子電池的可逆容量、循環(huán)性能、倍率性能；反之則會造成鋰離子性能的衰減，甚至無法工作。

而目前的負極材料主要以石墨材料為主，但其比容量已接近理論值，很難再通過改性提高石墨的容量。而氧化亞硅(SiO)的理論比容量為2443mAh/g，是傳統(tǒng)石墨材料的6倍以上，且硅在大自然中儲量豐富，被認為是最具開發(fā)潛力的下一代鋰離子負極材料。

氧化亞硅的傳統(tǒng)工藝是將硅粉和二氧化硅充分混合后在高溫真空環(huán)境下反應(yīng)生成氧化硅，然而該工藝采用的高純硅粉和二氧化硅價格價格較高導(dǎo)致氧化亞硅制備成本高；另外，單純采用氧化亞硅作為負極材料還存在導(dǎo)電性能較差和體積膨脹較大的問題。

有鑒于此，確有必要提供一種解決上述問題的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于：提供一種負極材料的制備方法，解決目前氧化亞硅制備成本高，且直接將其作為負極材料還存在導(dǎo)電性能較差和體積膨脹較大的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種負極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將硅粉置于400～800℃的含氧環(huán)境下熱處理100～800min；

S2、先將反應(yīng)環(huán)境抽真空，然后以5～10℃/min的速率升溫至1000～1800℃并維持5～48h；

S3、將溫度降低至300～500℃，通入碳源氣體進行碳包覆；

S4、冷凝，收集得到的碳包覆氧化亞硅塊體；破碎，得到碳包覆氧化亞硅負極材料。

優(yōu)選的，步驟S1中，所述硅粉的粒徑為微米級。

優(yōu)選的，步驟S1中，所述硅粉經(jīng)熱處理后其表面生成了二氧化硅層，所述二氧化硅層的厚度為10～50nm。

優(yōu)選的，步驟S2中，將所述反應(yīng)環(huán)境抽真空至1000～2000Pa。

優(yōu)選的，步驟S3中，所述碳源氣體采用的碳源為蔗糖、淀粉、纖維素、葡萄糖中的至少一種。

優(yōu)選的，步驟S3中，所述碳源氣體的包覆量為1～5％。

優(yōu)選的，步驟S4中，得到的碳包覆氧化亞硅負極材料的粒徑D50為5～20μm。

本發(fā)明的目的之二在于，提供一種由上述任一項所述的負極材料的制備方法制得的負極材料。

本發(fā)明的目的之三在于，提供一種負極片，包括上述所述的負極材料。

本發(fā)明的目的之四在于，提供一種鋰離子電池，包括正極片、負極片和間隔于所述正極片和所述負極片的隔膜，所述負極片為上述所述的負極片。