[發(fā)明專利]一種硅氧復合負極材料及其制備方法和應用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210758576.9
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115117332A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡鵬飛;馬勇;鄭軍華;胡濤;周經(jīng)緯;鄔素月
• 申請（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/62;H01M4/13;H01M4/134;H01M4/38;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京遠智匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11659
• 代理人: 韓承志

1.一種硅氧復合負極材料，其特征在于，所述硅氧復合負極材料包括二氧化硅和金屬氧化物的復合物、納米硅和碳材料；

所述二氧化硅和金屬氧化物的復合物、納米硅和碳材料的質(zhì)量比為(5-9):(0.5-5):(0.1-1.6)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅氧復合負極材料，其特征在于，所述二氧化硅和金屬氧化物的復合物、納米硅和碳材料的質(zhì)量比為(6-9):(0.5-3.7):(0.3-1.6)；

優(yōu)選地，所述二氧化硅和金屬氧化物的復合物中二氧化硅和金屬氧化物質(zhì)量比為(4-6):1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅氧復合負極材料，其特征在于，所述二氧化硅和金屬氧化物的復合物中金屬氧化物包括二氧化鈦、氧化鋁、氧化錫或氧化鋅中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述碳材料包括碳納米管、石墨烯、Super P或乙炔黑中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述納米硅的平均粒徑為50-80nm。

4.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的硅氧復合負極材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將正硅酸四乙酯溶液和混合溶劑進行混合，并加入酸溶液，而后滴加弱堿溶液，調(diào)節(jié)體系的pH，得到二氧化硅溶液；

(2)將金屬有機化合物和溶劑進行混合，得到金屬有機化合物溶液；

(3)將步驟(1)得到的二氧化硅溶液和步驟(2)得到的金屬有機化合物溶液進行混合，老化后得到二氧化硅和金屬氧化物的復合物；

(4)將步驟(3)得到的二氧化硅和金屬氧化物的復合物、納米硅和碳材料按照配方量進行混合，得到所述硅氧復合負極材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述混合溶劑為乙醇和水的混合溶劑；

優(yōu)選地，所述乙醇和水的體積比為(4-6):(1-3)，優(yōu)選為4:1；

優(yōu)選地，步驟(1)中所述酸溶液包括檸檬酸溶液或醋酸溶液，優(yōu)選為醋酸；

優(yōu)選地，步驟(1)中所述酸溶液的質(zhì)量濃度為10-15％，優(yōu)選為10％；

優(yōu)選地，步驟(1)中所述弱堿溶液為氨水；

優(yōu)選地，步驟(1)中所述pH的數(shù)值為6.0-8.0，優(yōu)選為7.0。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述金屬有機化合物包括鈦酸正丁酯、三乙基鋁、乙基甲基錫烷、二甲基鋅或磷酸鈦鋁鋰中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，步驟(2)中所述溶劑為乙醇和乙酸的混合溶液；

優(yōu)選地，所述乙醇和乙酸的體積比為(5-10):(1-5)，優(yōu)選為10:1；

優(yōu)選地，步驟(2)中所述混合在超聲下進行；

優(yōu)選地，所述超聲的時間為2-6h，優(yōu)選為4h。

7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述混合在攪拌下進行；

優(yōu)選地，所述攪拌的速率為1000-2000rpm，優(yōu)選為1500rpm；

優(yōu)選地，所述攪拌的時間為2-5h，優(yōu)選為3h；

優(yōu)選地，步驟(3)中所述老化的時間為20-30h，優(yōu)選為24h；

優(yōu)選地，步驟(3)中所述老化后還包括洗滌和干燥處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述混合在球磨下進行；

優(yōu)選地，所述球磨的轉(zhuǎn)速為300-600rpm，優(yōu)選為500rpm；

優(yōu)選地，所述球磨的時間為12-24h，優(yōu)選為20h。

9.一種負極片，其特征在于，所述負極片包括負極活性物質(zhì)和集流體，所述負極活性物質(zhì)包括根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的硅氧復合負極材料、導電劑和粘結(jié)劑；

優(yōu)選地，所述負極活性物質(zhì)中根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的硅氧復合負極材料、導電劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(70-96):(2-15):(2-15)，優(yōu)選為70:15:15。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括正極片、負極片、電解液和隔膜，所述負極片為根據(jù)權(quán)利要求9所述的負極片。