[發(fā)明專利]一種高首效氧化亞硅基負(fù)極材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210827877.2
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115188946A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬文文;林少雄;王輝;趙宇飛;丁男;張辰;雷桂湘
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/485;H01M4/583;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 合肥市長遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 余婧

本發(fā)明公開了一種高首效氧化亞硅基負(fù)極材料，包括部分鋰化的氧化亞硅內(nèi)核和包覆在所述內(nèi)核表面的納米銀構(gòu)成的復(fù)合顆粒、包覆在所述復(fù)合顆粒表面的鈦酸鋰層和包覆在所述鈦酸鋰層表面的碳層。本發(fā)明還公開了該材料的制備方法。本發(fā)明改善了氧化亞硅類材料存在的低導(dǎo)電率和低首效問題，設(shè)計和構(gòu)筑了首效高、體積效應(yīng)小、高導(dǎo)電性的氧化亞硅基負(fù)極材料，具有優(yōu)越的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化亞硅復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高首效氧化亞硅基負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

氧化亞硅可以作為鋰離子負(fù)極材料，由于其具有高容量而被廣泛關(guān)注。目前，隨著電動汽車的普及，對高能量密度鋰離子電池的需求日益增長，氧化亞硅負(fù)極材料的使用也隨之日益增加。但是氧化亞硅在循環(huán)首次嵌鋰過程中會形成SEI膜和大量的鋰硅酸鹽相，這些物質(zhì)在后續(xù)循環(huán)過程中是不可逆的，導(dǎo)致在首次嵌鋰過程中產(chǎn)生大量不可逆容量，致使其首次庫倫效率較低。此外，氧化亞硅負(fù)極材料的導(dǎo)電率低導(dǎo)致其倍率性能較差，阻礙了其在大倍率充放電場景的運(yùn)用。氧化亞硅在循環(huán)過程還會產(chǎn)生較大的體積變化(～100％)，導(dǎo)致極片和電芯發(fā)生形變，縮短電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)中提出的鋰離子電池負(fù)極氧化亞硅材料在電化學(xué)脫嵌鋰過程中具有的較大的體積效應(yīng)、影響電極材料循環(huán)性能、以及該類材料存在的低導(dǎo)電率和低首效的技術(shù)問題問題，本發(fā)明提出了一種首效高、體積效應(yīng)小和高導(dǎo)電的氧化亞硅基負(fù)極材料及其制備方法。

本發(fā)明提出的一種高首效氧化亞硅基負(fù)極材料，包括部分鋰化的氧化亞硅內(nèi)核和包覆在所述內(nèi)核表面的納米銀構(gòu)成的復(fù)合顆粒、包覆在所述復(fù)合顆粒表面的鈦酸鋰層和包覆在所述鈦酸鋰層表面的碳層。

其中，部分鋰化的氧化亞硅內(nèi)核的組分包括氧化亞硅和鋰硅酸鹽相。

優(yōu)選地，所述負(fù)極材料中，氧化亞硅內(nèi)核的平均粒徑為1～10μm，納米銀占負(fù)極材料總質(zhì)量的0.05％-1％，鈦酸鋰占負(fù)極材料總質(zhì)量的0.3％-5％，碳占負(fù)極材料總質(zhì)量的0.5％-3％。

一種所述的高首效氧化亞硅基負(fù)極材料的制備方法，包括下述步驟：

S1、在氧化亞硅顆粒表面包覆納米銀，得到顆粒A；

S2、采用溶膠-凝膠法將鈦酸鋰前驅(qū)體包覆在所述顆粒A表面，得到粉體B；

S3、將所述粉體B置于化學(xué)氣相沉積爐中，在高溫下采用化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行碳包覆，得到高首效氧化亞硅基負(fù)極材料。

優(yōu)選地，S1中，采用化學(xué)鍍法在氧化亞硅顆粒表面包覆納米銀。其過程包括：先用氯化亞錫溶液敏化氧化亞硅表面，隨后加入硝酸銀溶液反應(yīng)進(jìn)行納米銀的沉積。

優(yōu)選地，S1中，采用化學(xué)鍍法在氧化亞硅顆粒表面包覆納米銀的具體步驟包括：將氧化亞硅顆粒加入氯化亞錫溶液中，得到混合液，將所述混合液加熱攪拌反應(yīng)0.5～3h，然后加入硝酸銀溶液，繼續(xù)加熱攪拌反應(yīng)1～3h，反應(yīng)完畢后過濾、干燥，即得；優(yōu)選地，S1中，加熱攪拌反應(yīng)的溫度為30～50℃，攪拌轉(zhuǎn)速為100～300r/min；優(yōu)選地，S1中，所述氯化亞錫溶液的濃度為0.1～1mol/L；優(yōu)選地，S1中，所述硝酸銀溶液的濃度為0.1～1mol/L；優(yōu)選地，S1中，所述混合液的固含量為20％～60％；優(yōu)選地，S1中，干燥的方法為鼓風(fēng)干燥或者真空干燥，干燥溫度為30～100℃。