[发明专利]锂离子电池及其阳极片、阳极活性材料的制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池阳极活性材料的制备方法，所述锂离子电池阳极活性材料包括硅合金颗粒和包覆在硅合金颗粒外的无定形碳层，所述硅合金颗粒的平均粒径为5-50μm；

其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将硅合金颗粒所需的各种金属元素按一定的摩尔百分含量放置在惰性气氛中进行电弧熔炼，熔炼次数为4-10次；所述硅合金颗粒所需的各种金属元素包括Si，还包括Al、Sn中的至少一种；

(2)将步骤(1)所得物质与玻璃净化剂混合后置于电磁感应炉中加热熔融，过热度控制在50-300K，经3-10次循环过热处理，硅合金熔体达到50-300K过冷度后，喷射至高速旋转的铜辊上，实现快速凝固；

(3)将步骤(2)所得物质放入酸或强酸弱碱盐溶液中经加热腐蚀去合金化，用易挥发溶剂对去合金化后的硅合金颗粒进行反复冲洗至pH值呈中性，并真空干燥；

(4)使用气相沉积法、液相沉积法或液相包覆煅烧法在步骤(3)所得物质表面包覆一层无定形碳，获得内部中空、外层包覆有无定形碳层的硅合金颗粒；其中，硅合金颗粒由硅合金层及位于硅合金层内部的中空组成，硅合金层呈蜂窝状。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅合金颗粒的中空半径与硅合金颗粒的半径比为0.5-0.8。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅合金颗粒为Si-Al合金颗粒、Si-Sn合金颗粒、Si-Al-Sn合金颗粒、Si-Fe-Al合金颗粒中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述硅合金颗粒各成分的摩尔百分含量分别为：Si-Al合金中Si含量为50-85％；Si-Sn合金中Si含量为60-85％；Si-Al-Sn合金中Si含量为60-70％、Al含量为10-15％；Si-Fe-Al合金中Si含量为40-70％、Fe含量为10-20％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述无定形碳层的厚度为20-300nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅合金颗粒为Si-Al合金颗粒、Si-Sn合金颗粒、Si-Al-Sn合金颗粒和Si-Fe-Al合金颗粒中的一种或多种，其中，所述硅合金颗粒制备时，所需的各成分摩尔百分含量分别为：Si-Al合金中Si含量为10-70％；Si-Sn合金中Si含量为20-80％；Si-Al-Sn合金中Si含量为20-40％、Al含量为20-40％；Si-Fe-Al合金中Si含量为10-30％、Fe含量为20-30％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的玻璃净化剂为无水B2O3、Na2SiO3、Na2CO3、Na2B4O7、CaO、Al2O3中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的酸或强酸弱碱盐溶液为盐酸、硫酸、过硫酸铵、氢氟酸、氯化铵中的一种或者多种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的高速旋转铜辊的线速度为30-50m/s。

10.一种锂离子电池阳极片，包括阳极集流体和分布在阳极集流体上的阳极活性材料，其特征在于：所述阳极活性材料为权利要求1-9中任一项所述的制备方法所制得的锂离子电池阳极活性材料。

11.一种锂离子电池，包括阳极片、阴极片、间隔于阳极片和阴极片之间的隔离膜，以及电解液，其特征在于：所述阳极片为权利要求10所述的锂离子电池阳极片。