[发明专利]镁掺杂硅氧化物、制备方法及在二次锂离子电池中的应用

说明书

一种镁掺杂硅氧化物、制备方法及在二次锂离子电池中的应用。其中镁掺杂硅氧化物是由SiO_x气体与镁掺杂气体共同沉积而制成，其中镁掺杂硅氧化物中的镁含量为0.1～15％，0<x<2。本发明有益效果：可以制备出高品质、低成本且性能优异的镁掺杂硅氧化物，并且采用该镁掺杂硅氧化物作为负极材料能够制备出容量高、首次库伦效率高的二次锂离子电池。另外，由于镁掺杂气体在锂离子电池相关行业已被广泛利用，成本方面有利，因此可以廉价地制造出镁掺杂硅氧化物。

技术领域

本发明属于化合物制备技术领域，特别是涉及一种镁掺杂硅氧化物、制备方法及在二次锂离子电池中的应用。

背景技术

作为新一代的绿色能源之一，锂离子电池拥有高能量密度和良好的循环性能，因此目前已被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车电源和电力储能系统。与传统内燃机汽车单次充能的行驶里程相比(600-800km)，目前动力锂离子电池(200-300km)仍然存在较大差距。当前商业化的锂离子电池负极材料主要采用石墨，其理论克容量仅为372mAh/g。硅基负极材料的理论比容量是传统石墨负极材料的几倍，理论克容量高达4200mAh/g，被广泛认为是最具应用前景的负极材料。但是，硅基负极材料面临较低的首次库伦效率的问题。因此，研发大容量和高首次库伦效率的锂离子电池用硅基负极材料，对于进一步提升锂离子电池性能具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种镁掺杂硅氧化物、制备方法及在二次锂离子电池中的应用。

为了达到上述目的，本发明提供的镁掺杂硅氧化物是由SiO_x气体与镁掺杂气体共同沉积(co-deposition)而制成，其中镁掺杂硅氧化物中的镁含量为0.1～15％，0&lt;x&lt;2。

所述的SiO_x气体是由作为原料的氧化硅粉末、或二氧化硅粉末与金属硅的混合物在500～1700℃的温度下产生的。

所述的镁掺杂气体的原料选自金属镁。

所述的SiO_x气体与镁掺杂气体共同沉积是在500～1700℃的温度、存在惰性气体或减压条件下进行的。

所述的惰性气体为Ar、He气体。

所述的镁掺杂硅氧化物的平均粒径为0.1～30μm，BET比较面积(BET specificsurface area)为0.5～30m²/g。

本发明提供的镁掺杂硅氧化物的制备方法是将能产生SiO_x气体的原料进行加热，以产生SiO_x气体，然后在500～1700℃的温度下向上述SiO_x气体中通入镁掺杂气体，由SiO_x气体和镁掺杂气体共同沉积而制成镁掺杂硅氧化物，其中镁掺杂硅氧化物中的镁含量为0.1～15％，0&lt;x&lt;2。

所述的能产生SiO_x气体的原料为氧化硅粉末、或二氧化硅粉末与金属硅的混合物。

所述的镁掺杂气体的原料选自金属镁。

本发明提供的镁掺杂硅氧化物作为负极材料在二次锂离子电池中的应用。

本发明提供的镁掺杂硅氧化物、制备方法及在二次锂离子电池中的应用具有如下有益效果：

可以制备出高品质、低成本且性能优异的镁掺杂硅氧化物，并且采用该镁掺杂硅氧化物作为负极材料能够制备出容量高、首次库伦效率高的二次锂离子电池。另外，由于镁掺杂气体在锂离子电池相关行业已被广泛利用，成本方面有利，因此可以廉价地制造出镁掺杂硅氧化物。

具体实施方式