[发明专利]一种锂离子电池硅基负极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池硅基负极材料及制备方法，属于锂离子电池制造技术领域。技术方案是：对于SiO的歧化处理，是通过SiO歧化促进剂和SiO歧化抑制剂的调配，来控制SiO歧化程度。包括以下步骤：步骤一、SiO歧化促进剂和SiO歧化抑制剂的调配，得到添加剂A；步骤二、将SiO和添加剂A进行均匀混合，得到混合物料B；步骤三、将混合物料B进行高温处理，得到焙烧物料C；步骤四、将焙烧物料C进行分级、筛分处理后得到硅基负极材料。本发明通过SiO歧化促进剂和SiO歧化抑制剂的调配，然后将其与SiO均匀混合，焙烧处理得到。本发明制得的硅基负极材料相对于现有技术，具有歧化程度可控性更高，适用温度范围更广，易于批量化生产。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池硅基负极材料及制备方法，属于锂离子电池制造技术领域。

背景技术

根据《中国制造2025》明确了动力电池的发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg；2025年，电池能量密度达到400Wh/kg；2030年，电池能量密度达到500Wh/kg。电池能量密度的提升也伴随着对负极材料容量提升的要求，目前商业化的负极材料仍然以石墨材料为主，但由于石墨本身结构特性的制约，其面临着理论容量低，平台低、大电流充放电易产生锂支晶等问题。然而硅基负极材料则在容量上拥有明显的优势， Si具有理论容量4200mAh/g左右，是石墨理论容量的10倍多，但其作为负极材料仍然面对很多问题，如Si在锂离子合金化与去合金化过程中带来的体积效应，Si本身低的Li离子扩散系数和电子电导率，以及电解液很难在Si表面形成致密的SEI膜等问题。

SiO负极材料容量在1600mAh/g左右，但由于在锂嵌入过程中，无定型SiO₂[M1] 与锂反应生成硅酸锂缓冲层，能有效抑制锂硅合金化带来的体积效应，从而使SiO具有较好的循环性能。但由于无定型SiO₂与锂反应消耗了较多的锂源，SiO首效较低。

为了改善SiO首效问题，将SiO进行高温歧化，提升Si和SiO₂的结晶程度，高度结晶的SiO₂不易与Li发生反应；但SiO₂是绝缘体，其包裹在Si表面亦不利于Si容量的发挥。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池硅基负极材料及制备方法，通过调配SiO歧化促进剂和抑制剂，控制SiO自身的歧化程度，从而达到其容量和效率的平衡，解决了硅基负极材料容量和首效平衡性的问题，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法，其特别之处在于：对于SiO的歧化处理，是通过SiO歧化促进剂和SiO歧化抑制剂的调配，来控制SiO歧化程度；锂离子电池硅基负极材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、通过SiO歧化促进剂和SiO歧化抑制剂的调配，得到添加剂A；

步骤二、将SiO和添加剂A进行均匀混合，得到混合物料B；

步骤三、将混合物料B进行高温处理，得到焙烧物料C；

步骤四、将焙烧物料C进行分级、筛分处理后得到锂离子电池硅基负极材料。

所述步骤一中使用的SiO歧化促进剂，为Li碱、Na碱、Mg碱、Ca碱、碱土金属及其氧化物、碳酸盐或氢氧化物中的一种或几种。

所述步骤一中使用的SiO歧化抑制剂为含硅或碳的材料。

所述含硅或碳的材料包括硅粉、含硅有机物、有机碳源。

所述步骤一中使用的SiO歧化促进剂与抑制剂的比例控制在0.01-10之间，质量比。

所述步骤二中使用的添加剂A用量为SiO用量的0.01%-20%，质量比。