[發明專利]碳包覆硅鐵負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210297117.5
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114899366A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王培初;鄧明華;任建國;田立斌;黃浩
• 申請（專利權）人: 惠州市貝特瑞新材料科技有限公司;惠州市鼎元新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/583;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 惠州知儂專利代理事務所(普通合伙) 44694
• 代理人: 羅佳龍

本申請提供一種碳包覆硅鐵負極材料及其制備方法。上述的碳包覆硅鐵負極材料包括硅鐵合金粉末、錫基導電氧化物層和碳包覆層，錫基導電氧化物層包覆于硅鐵合金粉末表面，碳包覆層包覆于錫基導電氧化物層表面。上述的碳包覆硅鐵負極材料具有較高的比容量和較好的循環性能，且制備成本較低。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種碳包覆硅鐵負極材料及其制備方法。

背景技術

隨著鋰離子電池應用越來越廣泛，對電池容量和制備成本的要求越來越高。目前商品化的主要采用石墨負極材料，經過近三十年的發展，其能量密度已接近理論值水平(理論比容量372mAh/g)，從而限制了鋰離子電池能量密度的進一步提高。近年來，高容量的負極材料受到廣泛關注，其中硅負極材料由于高的比容量，理論比容量達到4200mAh/g，具有良好發展前景，但由于硅負極在充放電過程中體積膨脹大，導致含有硅負極材料的電池的循環性能差，現一般通過納米化和碳包覆形成硅基材料，并使得硅基材料與石墨復合后制備硅碳負極材料，限制了負極材料中硅的添加量，使得難以制備得到高容量的電池，且硅的納米化成本高，使得電池的制備成本大大增加。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種具有較高的比容量和較好的循環性能，且制備成本較低的碳包覆硅鐵負極材料及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種碳包覆硅鐵負極材料，包括硅鐵合金粉末、錫基導電氧化物層和碳包覆層，所述錫基導電氧化物層包覆于所述硅鐵合金粉末表面，所述碳包覆層包覆于所述錫基導電氧化物層表面。

在其中一個實施例中，所述硅鐵合金粉末的粒徑為1μm～10μm。

在其中一個實施例中，所述硅鐵合金粉末為工業硅鐵合金，所述工業硅鐵合金的Si含量≥75wt％。

一種碳包覆硅鐵負極材料的制備方法，用于制備上述任一實施例所述的碳包覆硅鐵負極材料，所述碳包覆硅鐵負極材料的制備方法包括如下步驟：

獲取硅鐵合金粉末、鑭氧化物和錫氧化物；

對所述硅鐵合金粉末進行氣流粉碎處理；

將所述錫氧化物和所述鑭氧化物進行煅燒操作，得到所述錫基導電氧化物前驅體；

對所述錫基導電氧化物前驅體進行納米球磨處理；

對所述硅鐵合金粉末和所述錫基導電氧化物前驅體進行混合干燥操作，得到錫基導電氧化物包覆硅鐵合金；

將所述錫基導電氧化物包覆硅鐵合金進行碳包覆操作，得到碳包覆硅鐵負極材料。

在其中一個實施例中，所述將所述錫基導電氧化物包覆硅鐵合金進行碳包覆操作的步驟具體為：將所述錫基導電氧化物包覆硅鐵合金加入CVD氣相包覆爐，向CVD氣相包覆爐通入氮氣和乙炔氣的混合氣體，接著，進行氣相化學沉積，以使所述錫基導電氧化物包覆硅鐵合金表面沉積碳而形成碳包覆層。

在其中一個實施例中，在溫度為900℃～1000℃下進行氣相化學沉積，沉積時間為2h～3h。

在其中一個實施例中，納米球磨處理后的所述錫基導電氧化物前驅體的粒徑小于100nm。

在其中一個實施例中，在溫度為1000℃～1200℃條件下，將錫氧化物和鑭氧化物進行煅燒操作。

在其中一個實施例中，所述錫基導電氧化物包覆硅鐵合金中的所述錫基導電氧化物前驅體的含量為0.5wt％～3wt％。

在其中一個實施例中，在所述將所述錫氧化物和所述鑭氧化物進行煅燒操作的步驟之后，且在所述對硅鐵合金粉末、鑭氧化物和錫氧化物進行混合干燥操作的步驟之前，所述碳包覆硅鐵負極材料的制備方法還包括如下步驟：