[发明专利]一种锂离子二次电池负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂离子二次电池负极材料，其特征在于，所述负极材料包括碳包覆层与内核层，所述内核层包括多硅酸锂和硅氧化物，硅均匀镶嵌于所述多硅酸锂和硅氧化物中；

所述负极材料中硅氧化物的质量分数为5％以上、小于20％；

所述多硅酸锂包括3Li₂O·2SiO₂和/或Li₂O·5SiO₂。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述多硅酸锂为结晶态。

3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述硅氧化物的通式为SiO_x，0.8≤x≤1.5。

4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料中碳包覆层的质量分数小于13％。

5.一种权利要求1-4任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将硅氧化物与锂源化合物混合，并在高能融合设备中混合，得到内部含有锂源化合物的硅氧化物颗粒；

(2)在保护气氛或真空下对步骤(1)得到的内部含有锂源化合物的硅氧化物颗粒进行第一烧结，得到内核材料；

所述第一烧结包括第一阶段和第二阶段；

(3)将步骤(2)得到内核材料与碳源混合，进行第二烧结得到所述负极材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅氧化物与锂源化合物的摩尔比为(2.5～9):1。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段的温度为200～1000℃。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段的温度为500～900℃。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段的时间为1～3h。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二阶段的温度为300～900℃。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第二阶段的温度为600～800℃。

12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二阶段的时间为4～6h。

13.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第二烧结的温度为800～1000℃。

14.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第二烧结的时间为3～6h。

15.一种权利要求1-4任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1')将具有碳包覆层的硅氧化物与锂源化合物混合，并在高能融合设备中混合，得到内部含有锂源化合物的碳包覆的硅氧化物颗粒；

(2')在保护气氛或真空下对步骤(1)得到的内部含有锂源化合物的碳包覆的硅氧化物颗粒进行烧结，得到所述负极材料；

所述烧结包括第一阶段和第二阶段。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，步骤(1')所述具有碳包覆层的硅氧化物与锂源化合物的摩尔比为(2.5～9):1。

17.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段的温度为200～1000℃。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段的温度为500～900℃。