[发明专利]H-Si-O体系材料、负极活性材料及其制备方法、电化学电池负极材料及电化学电池

权利要求书

1.一种负极活性材料，其特征在于，由层状硅酸盐经离子置换，使至少部分金属元素与氢离子交换得到，具有类层状硅酸盐结构，包括H、Si、O，并且不包括其他金属元素；或者包括H、Si、O及其他金属元素，且所述其他金属元素与Si的摩尔比≤0.40。

2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述类层状硅酸盐结构包括多个相互层叠的硅氧四面体层。

3.根据权利要求2所述的负极活性材料，其特征在于，所述其他金属元素包括位于所述硅氧四面体层之间的第一金属元素M₁，M₁与Si的摩尔比≤0.25。

4.根据权利要求3所述的负极活性材料，其特征在于，M₁与Si的摩尔比≤0.03。

5.根据权利要求2所述的负极活性材料，其特征在于，所述硅氧四面体层为掺杂的硅氧四面体层，所述其他金属元素包括位于所述硅氧四面体层中取代部分Si位于四面体中心的第二金属元素M₂，M₂与Si的摩尔比≤0.33。

6.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述其他金属元素选自Al、Mg、Fe、Ca、Zn、Li、K及Na中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述H与部分O以结构水和/或结晶水的形式存在，所述结构水以H⁺、OH^-、和/或H₃O⁺形式存在，所述结晶水以H₂O形式存在。

8.一种H-Si-O体系材料，其特征在于，由层状硅酸盐经离子置换，使至少部分金属元素与氢离子交换得到，具有类层状硅酸盐结构，包括H、Si、O，并且不包括其他金属元素；或者包括H、Si、O及其他金属元素，且所述其他金属元素与Si的摩尔比≤0.40。

9.根据权利要求8所述的H-Si-O体系材料，其特征在于，在所述离子置换后经热处理并保持层状硅酸盐的硅氧四面体层结构得到。

10.一种电化学电池负极材料，其特征在于，包括根据权利要求1至7中任一项所述的负极活性材料、导电剂及粘结剂。

11.一种电化学电池，其特征在于，包括正极、负极及电解质，所述负极包括根据权利要求1至7中任一项所述的负极活性材料。

12.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于，为锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池。

13.一种根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，包括：

S1，提供提纯后的层状硅酸盐；

S2，将所述层状硅酸盐与酸溶液混合，至少部分去除所述层状硅酸盐中的金属元素，得到具有类层状硅酸盐结构的所述负极活性材料。

14.根据权利要求13所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的所述酸溶液中氢离子的浓度为0.01 mol·L^-1至4.00 mol·L^-1。

15.根据权利要求13所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的所述酸溶液选自硝酸水溶液、盐酸水溶液、硫酸水溶液、醋酸水溶液、磷酸水溶液和草酸水溶液中的至少一种。

16.根据权利要求13所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，还包括S3，加热所述步骤S2得到的固体产物，去除至少部分结晶水和/或结构水，并保持所述层状硅酸盐的硅氧四面体层结构。

17.根据权利要求16所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的加热的温度为80 ℃至600 ℃。