[发明专利]一种锂离子电池负极材料SiO@Al@C的制备方法及应用

权利要求书

1.一种锂离子电池负极材料SiO@Al@C的制备方法，其特征在于在一氧化硅表面均匀包覆纳米铝颗粒，再包覆导电碳层，得到锂离子电池负极材料SiO@Al@C；具体步骤如下：

（1）用高能球磨机将微米量级15um的一氧化硅球磨成纳米量级50~200nm的颗粒，即纳米SiO，球磨时间在10h~72h；

（2）采用静电纺丝方法或冷冻干燥方法在一氧化硅表面均匀包覆纳米铝颗粒，所述静电纺丝方法具体为：将铝盐溶解在有机溶剂配成均匀透明溶液，控制溶液浓度为5wt%~20wt%，加入步骤（1）所得纳米SiO，在磁力搅拌器上搅拌24~48h，向溶液中加入前驱体，控制前驱体的浓度为10~30%，继续搅拌24~48h；将配成的溶液在静电纺丝机上进行纺丝，得到纺丝体；控制纺丝时工作电压在17KV~22KV，针头与接收板之间的距离为15cm-30cm；纺丝时周围空气湿度：25~35%；

或者：所述冷冻干燥方法具体为：将铝盐溶入去离子水，配成10~30wt%溶液，将步骤（1）得到的纳米SiO超声分散在溶液中，加10~20wt%的前驱体，磁力搅拌为10-20h，将搅拌后的溶液放入液氮中进行快速冷冻；然后用冷冻干燥机对冷冻样抽真空，进行干燥24~72h；

（3）将步骤（2）中获得产物在惰性气体中进行炭化，炭化温度为500~600℃，炭化时间2~5h；

（4）将步骤（3）得到的炭化后的产品与炭黑SuperP或乙炔黑及海藻酸钠粘结剂配成浆料研磨涂在集流体铜箔上，在干燥箱中干燥8~12h，然后切成电极片以待装电池；其中：锂离子的电池负极的一氧化硅与纳米铝按任意比例混合。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中控制高能球磨机的转速为800~2000rpm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在步骤（2）中所述前驱体为有机碳源，所述有机碳源为粉末状，其粒径范围为0.50~15.0um。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在所述有机碳源为糖类或聚合物中的任意一种；具体为：所述糖类为蔗糖、葡萄糖、麦芽糖或壳聚糖中任一种，所述聚合物为PAN或PVP。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在步骤（2）中所述静电纺丝方法中所述有机溶剂为乙醇或N,N-二甲基甲酰胺中任一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在步骤（3）中所述炭化采用的反应容器为管式炉。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在步骤（3）中所述惰性气体为氩气、氮气或氩氢混合气体中任一种，所述氩氢混合气体中含有5% H₂。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在利用本发明制备方法得到的锂离子电池负极材料SiO@Al@C中，一氧化硅的粒径为50nm-200nm，所述一氧化硅的粉体压实密度为：1.0~2.0g cm^-3。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在步骤（2）中所述静电纺丝方法或冷冻干燥方法使用的铝盐为Al(NO₃)₃, AlCl₃, Al₂(SO4)₃, Al₂(SiO₃)₃或Al₂S₃中的任一种；所述纳米Al颗粒的尺寸为10~100nm，其在所述锂离子电池负极材料SiO@Al@C中的质量百分比为10~20wt%。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在利用本发明制备方法得到的复合材料作为锂离子电池负极材料在0.005~1.5V下充放电，可逆比容量高达1500 mA h g^-1,首次库仑效率大于75%。