[发明专利]一种SiOx有效

专利信息
申请号: 201811042162.6 申请日: 2018-09-07
公开(公告)号: CN109346685B 公开(公告)日: 2021-08-13
发明(设计)人: 于杰;韩美胜 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学(深圳)
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙) 44248 代理人: 孙伟
地址: 518000 广东省深圳市南*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
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【说明书】:

发明涉及一种SiOx/C球形粉体的制备方法及其应用,属于新材料技术领域。本发明采用含硅氧碳的低温易蒸发或易分解的固体或液体物质为反应前驱体,将其放在反应装置中密封,然后将反应装置放到合适的加热炉中在保护气氛下适当温度加热使前驱体蒸发或分解产生高压,在高压的作用下成功地制备了硅氧碳球。将获得的硅氧碳球进行热处理,热处理后硅氧碳球成分发生了变化,得到了纳米级均匀分散地SiOx/C球形结构,并将SiOx/C球作为负极材料应用到锂离子电池中。本方法工艺简单﹑原材料丰富﹑成本低廉,采用本方案制备出的SiOx/C球作为锂离子电池负极材料可以改善电池循环性能和倍率性能,宜于大规模推广,具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及新技术材料领域,尤其涉及一种SiOx/C球形粉体的制备方法及其应用。

背景技术

20世纪90年代以来,可充电锂离子电池已经成功地被开发,已经实现了商业的生产并广泛应用在不同类型的小型便携式电子设备上,比如笔记本电脑、手机和相机等。由于其高能量密度和长循环寿命,锂离子电池在电动汽车方面具有重要的应用前景。然而,石墨(LiC6:372mAh g-1)作为商业化的锂离子电池负极由于其理论容量和倍率性能较低,不适合应用于大功率电动汽车。因此,为了满足日益增长的高性能电池的需求,例如电动汽车要求高的可逆容量、高的功率密度和高循环稳定性的锂离子电池,迫切需要研发优良的高性能负极材料。目前已经研究的负极材料种类繁多,如过渡金属氧化物、石墨烯、锡、黑磷和硅基材料,其中硅基材料具有高的理论容量、低的放电电压、丰富的来源和较好的安全性,因而具有很大的应用潜力。然而,硅基材料导电性差,并在充放电过程中体积膨胀较大,从而导致其低的电化学活性包括低的库伦效率和差的循环稳定性。15本发明针对这些问题制备了一种SiOx/C球,建立了其制备工艺,并将其用于锂离子电池负极材料,获得了良好的性能。首先将低温易蒸发或易分解的含硅氧碳的反应前驱体放在密闭反应装置中,并将其放在合适的加热炉中在保护气氛下加热使前驱体分解产生高压,从而形成硅氧碳球,然后对获得的硅氧碳球进行热处理得到SiOx/C球。此SiOx/C球在锂电负极材料应用中有超高的循环稳定性和良好的倍率性能,此方法能够大规模制备SiOx/C 球,具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是制备一种SiOx/C球形粉体材料,所制备的SiOx/C球形粉体可作为锂离子电池负极材料,并具有优越的电化学性能。

为了实现上述目的,本发明采取的技术方案为:

使用低温易蒸发或易分解的含硅氧碳作为反应前驱体,将其放在使用高熔点高强度金属或特种合金制成的密闭反应装置中,然后将反应装置放到加热炉中,在惰性气体保护下加热到600-950℃使前驱体蒸发或分解为气体时产生1-10MPa的高压,在高压的作用下形成硅氧碳球,控制反应温度为600-950℃﹑前驱体的质量与反应腔体的容积比为0.018-0.5g/ml﹑升温速率为1-80℃/min和保温时间为0-5h的反应条件下,获得1.6-15 μm的硅氧碳球,然后对所获得的硅氧碳球进行热处理得到SiOx/C球。需要说明的是,反应温度在低于600℃时,前驱体的质量与反应腔体的容积比在低于0.018g/ml时,升温速率在低于1℃/min时都得不到硅氧碳球。

作为本发明的进一步改进,所述低温指的是100-600℃。

作为本发明的进一步改进,含硅氧碳的反应前驱体为聚二甲基硅氧烷﹑二甲氧基二甲基硅烷﹑107胶﹑108胶、八甲基环四硅氧烷﹑硅胶橡圈﹑十甲基四硅氧烷﹑1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷﹑八甲基三硅氧烷和六甲基二硅烷中的任一种。

作为本发明的进一步改进,所述高熔点高强度金属为钼金属、钨金属中的任一种。

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