[發明專利]鋰離子電池、硅氧負極材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110769147.7
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113307272A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 徐榮飛;李冰;劉朗;姜艷;梁世碩
• 申請（專利權）人: 昆山寶創新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113;C01B32/05;C01B32/963;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發明涉及一種鋰離子電池、硅氧負極材料及其制備方法與應用。該硅氧負極材料的制備方法包括：將有機含氟碳源、導電劑分散在溶劑中，得到分散液；然后包覆在硅氧化合物表面，干燥；在保護性氣體的保護下，進行熱處理；其中，硅氧化物的硅與氧的物質的量的比為1：(0.85～1.2)；有機含氟碳源為線性含氟聚合物，導電劑為片狀導電劑；或者，有機含氟碳源為交聯含氟聚合物，導電劑為顆粒狀導電劑。通過特定選擇線性含氟聚合物與片狀導電劑組合，或者交聯含氟聚合物與顆粒狀導電劑組合，具有良好的包覆能力，能夠在硅氧化物表面形成良好包覆層，對硅氧化物改性得到電化學性能良好的硅氧負極材料。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池、硅氧負極材料及其制備方法與應用。

背景技術

鋰離子電池具有開路電壓高、能量密度大、使用壽命長、無記憶效果、少污染以及自放電率小等優點，在綜合性能上優于其它傳統的二次電池，被認為是各種便攜式電子設備以及電動汽車用最為理想的電源。傳統的鋰離子電池負極材料石墨雖然具有循環穩定性好以及性價較高等優點，但是由于其充放電比容量較低，體積比容量更是沒有優勢，難以滿足動力系統特別是電動車及混合電動車對電池容量提出的更高的要求。

在眾多新興負極材料中，硅、錫、鍺等單質材料、金屬氧化物以及復合金屬氧化物材料因具有較高的理論嵌鋰容量而越來越受矚目。但是，這些高容量的富集材料大都電導率較低，且在高程度脫嵌鋰條件下，存在嚴重的體積效應，造成電極的循環穩定性較差。以硅為例，硅在充電時體積膨脹高達300％，使粉體顆粒之間承受很大的機械作用力而逐漸粉化坍塌，造成活性材料損失，負極的循環性能也會嚴重降低。

目前普遍采用碳包覆硅的手段以改善硅材料的充電體積膨脹和電導率問題。但是傳統的碳包覆手段(石墨包覆或者有機碳源包覆)由于包覆性較差，硅負極材料的穩定性較差，電化學性能仍然難以滿足實際使用需要。

發明內容

基于此，有必要提供一種包覆性及電化學性能良好的硅氧負極材料及其制備方法與應用。

此外，還有必要提供一種使用該硅氧負極材料的電化學性能良好的鋰離子電池及可充電產品。

本發明的一個方面，提供了一種硅氧負極材料的制備方法，包括以下步驟：

將有機含氟碳源、導電劑分散在溶劑中，得到分散液，其中，所述有機含氟碳源為線性含氟聚合物，所述導電劑為片狀導電劑，或者，所述有機含氟碳源為交聯含氟聚合物，所述導電劑為顆粒狀導電劑；

將硅氧化物與所述分散液混合，干燥，得到混合粉體，所述硅氧化物的硅與氧的物質的量的比為1：(0.85～1.2)；

在保護性氣體的保護下，將所述混合粉體熱處理。

在其中一些實施例中，所述線性含氟聚合物選自聚偏氟乙烯，聚合四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯及四氟乙烯-乙烯共聚物中的至少一種。

在其中一些實施例中，所述片狀導電劑選自石墨烯、還原氧化石墨烯及石墨烯納米帶中的至少一種。

在其中一些實施例中，所述交聯含氟聚合物選自亞硝基類氟橡膠、含氟聚酯類氟橡膠、氟硅橡膠及含氟聚丙烯酸酯氟橡膠中的至少一種。

在其中一些實施例中，所述顆粒狀導電劑選自導電炭黑、科琴黑及爐黑中的至少一種。

在其中一些實施例中，所述有機含氟碳源、所述導電劑及所述硅氧化物的質量比為(12～20)：1：(95～105)。

在其中一些實施例中，所述熱處理的溫度為600℃～1200℃，所述熱處理的時間為1小時～6小時。

本發明的另一方面，還提供了一種硅氧負極材料，根據上述的硅氧負極材料的制備方法得到；所述硅氧負極材料包括內核、第一殼層及第二殼層；