[發(fā)明專利]一種預鋰化氧化亞硅負極材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310082693.2
• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN116177553A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬文文;王輝;林少雄;龍躍剛;丁男;趙宇飛;張辰;趙鵬
• 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: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 余婧

本發(fā)明公開了一種預鋰化氧化亞硅負極材料的制備方法，包括：S1、將氧化亞硅粉末加入海藻酸鈉溶液中，攪拌均勻，然后加入交聯(lián)劑溶液攪拌反應，得到水凝膠A；S2、將水凝膠A在惰性氣氛下加熱，得到硅碳復合材料B；S3、將硅碳復合材料B與預鋰溶液混合后攪拌均勻，然后在惰性氣氛中噴霧干燥，得到預鋰化硅碳復合材料C；S4、將預鋰化硅碳復合材料C與鋰源混合后，在惰性氣氛下煅燒。本發(fā)明所制備的預鋰化氧化亞硅負極材料具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻且預鋰量高，具有循環(huán)性能好，首效高的特點，且材料表面致密的高導電碳層可以抑制材料在充放電循環(huán)過程中的膨脹和減少副反應提升材料的循環(huán)性能，從而兼具高首效和高循環(huán)性能的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池負極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種預鋰化氧化亞硅負極材料的制備方法。

背景技術(shù)

氧化亞硅作為鋰離子負極材料由于具有高容量而得到廣泛的關(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，致使其首次庫倫效率較低。因此，氧化亞硅材料作為鋰離子電池負極材料一般需要先進行預鎂或預鋰，提前生成鎂硅酸鹽或鋰硅酸鹽，減少首次嵌鋰過程中的不可逆容量的產(chǎn)生，提高材料首效。但是，由于鎂離子或鋰離子在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的固態(tài)氧化亞硅內(nèi)部擴散能壘較高，需要在鎂或鋰的濃度較高且溫度較高情況下完成，此過程會使氧化亞硅的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭遇破壞，導致其循環(huán)性能的下降。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種預鋰化氧化亞硅負極材料的制備方法，制得的負極材料兼具高首效和高循環(huán)性能的特點。

本發(fā)明提出的一種預鋰化氧化亞硅負極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將氧化亞硅粉末加入海藻酸鈉溶液中，攪拌均勻，然后加入交聯(lián)劑溶液攪拌反應，得到水凝膠A；

S2、將所述水凝膠A在惰性氣氛下加熱至一定溫度，得到硅碳復合材料B；

S3、將所述硅碳復合材料B與預鋰溶液混合后攪拌均勻，形成混合漿料，然后在惰性氣氛中、于一定溫度下噴霧干燥，得到預鋰化硅碳復合材料C；

S4、將所述預鋰化硅碳復合材料C與鋰源混合后，在惰性氣氛下煅燒，即得。

優(yōu)選地，S1中，氧化亞硅粉末與海藻酸鈉的質(zhì)量比為(5～10)：1；S1中，海藻酸鈉溶液的固含量為0.1％～25％；S1中，交聯(lián)劑溶液為氯化鈣溶液、硝酸鈣溶液、硝酸銀溶液中的至少一種，交聯(lián)劑溶液的濃度為0.01mol/L～1mol/L。

優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑溶液與海藻酸鈉溶液的體積比為1：(3-5)。

優(yōu)選地，S1中，攪拌速度為100r/min～800r/min。

優(yōu)選地，S1中，將氧化亞硅粉末與海藻酸鈉溶液混合后攪拌的攪拌時間為1h～5h。

其中，海藻酸鈉溶液的配制方法為常規(guī)方法，具體可以是：將海藻酸鈉加入去離子水中，以100～800r/min的攪拌速度攪拌形成均一溶液，得到海藻酸鈉溶液。

優(yōu)選地，S2中，加熱至400℃～700℃。

優(yōu)選地，S2中，加熱的升溫速率為3℃/min～10℃/min。

優(yōu)選地，S3中，所述混合漿料的固含量為50％～70％。

優(yōu)選地，S3中，所述預鋰溶液是將鋰粉溶解在螯合劑溶液中得到，其中螯合劑溶液的濃度為0.1mol/L～1mol/L，螯合劑與鋰粉的質(zhì)量比為(5～25):2。