[發(fā)明專利]一種漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110999768.4
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113437280B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 李閣;閆明妍;李金熠;程曉彥;岳風樹
• 申請（專利權）人: 北京壹金新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/05;C01B33/113;C01B33/32;C01B33/021;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

1.一種漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料，其特征在于，硅基復合材料為三明治型的三層復合結構，從里到外依次是鋰化的硅基材料、碳包覆層以及金屬被覆膜；所述的硅基材料包括硅的氧化物；所述的金屬被覆膜含有鋁、鎂、鋯和鈦中的一種或多種金屬元素；所述鋰化硅基復合材料是將碳包覆的硅基材料經(jīng)預鋰化后，經(jīng)低溫預燒結、鹽相混合、高溫煅燒、醇處理工序，表面原位形成金屬被覆膜；

硅基材料經(jīng)預鋰化后包括納米硅、硅的氧化物和鋰硅酸鹽；

所述低溫預燒結條件是60-150℃低溫預燒結，燒結時間為1-12h；

所述高溫煅燒溫度為650-750℃；

所述鹽相混合是指加入金屬被覆膜前驅體或金屬化合物；

所述金屬被覆膜包括金屬的磷酸鹽、偏磷酸鹽、氫氧化物、氧化物的一種或多種；

所述金屬被覆膜厚度為1-7nm；

所述醇處理是指產物與醇混合、洗滌。

2.根據(jù)權利要求1所述的漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料，其特征在于，所述金屬被覆膜前驅體或金屬化合物含有共混的離子液體溶劑，離子液體加入量為金屬前驅體或金屬化合物用量的10-20wt%，所述離子液體溶劑選自咪唑類離子液體。

3.根據(jù)權利要求1所述的漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料，其特征在于，所述漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料為均相分布的復合結構，其中值粒徑為4-8 μm。

4.根據(jù)權利要求1所述的漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料，其特征在于，所述預鋰化是將碳包覆的硅基材料浸漬于預鋰化溶液中，所述預鋰化溶液是由多環(huán)芳香族化合物絡合劑、金屬鋰和醚類溶劑在惰性氣氛下攪拌得到均相的芳基鋰溶液；所述絡合劑選自聯(lián)苯、4,4'-二甲基聯(lián)苯、三聯(lián)苯、萘、蒽、菲、并四苯和并五苯的一種或多種。

5.根據(jù)權利要求1所述的漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料，其特征在于，所述鋰硅酸鹽包含Li₄SiO₄、Li₂SiO₃和Li₂Si₂O₅中的一種或多種。

6.根據(jù)權利要求1所述的漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料，其特征在于，碳包覆層厚度為10-30nm。

7.權利要求1-6任一項所述的漿料穩(wěn)定的鋰化硅基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)硅基材料進行碳包覆，得到碳包覆硅基材料；

(2)將絡合劑、金屬鋰和有機溶劑混合均勻，在惰性氣氛下攪拌浸漬得到均相芳基鋰絡合溶液；

(3)將步驟(1)的所得材料浸漬于步驟(2)所得均相溶液，浸漬結束后分離得到均勻浸入鋰的碳包覆硅基材料顆粒；

(4)將步驟(3)所得到顆粒在惰性氣氛下，60-150℃低溫預燒結，燒結時間為1-12h；

(5)加入金屬被覆膜前驅體或金屬化合物，所述金屬前驅體或金屬化合物選自金屬烷氧化物、金屬氧化物、金屬氫氧化物及金屬鹽的一種或多種；

(6)高溫煅燒：將步驟(5)所得到產物在惰性氣氛下經(jīng)650-750℃高溫煅燒1-24h，冷卻，研磨；

(7)將步驟(6)所得產物經(jīng)醇處理、干燥即得所述的包覆有金屬被覆膜的硅基復合材料。

8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的金屬鋰的加入量為步驟(1)得到的碳包覆硅基材料的5-15wt%；步驟(2)均相溶液中芳香鋰的濃度為0.1-3 mol/L，惰性氣氛下攪拌溫度為0-70℃；步驟(3)浸漬溫度為10-30℃，浸漬時間為2min-20h；步驟(4)所述低溫預燒結的溫度80-100℃；步驟(7)所述醇處理是產物與醇混合、洗滌。

9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(5) 金屬前驅體或金屬化合物中還含有共混的離子液體溶劑，離子液體加入量為金屬前驅體或金屬化合物用量的10-20wt%，所述離子液體溶劑選自咪唑類離子液體，陰離子為鹵離子、六氟磷酸根、四氟磷酸根或四氟硼酸根。

10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體選自氯化1-丙基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑中的至少一種。