[发明专利]一种粉体预锂化硅基负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种粉体预锂化硅基负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在无水无氧的环境下，将碳硼烷簇合物加入到有机锂溶液中反应，得到混合液；

S2、将氧化亚硅加入混合液中浸泡后得到混合物，混合物干燥后得到含锂碳硼烷簇合物包覆的氧化亚硅材料；

S3、将含锂碳硼烷簇合物包覆的氧化亚硅材料置于惰性气体中进行烧结，冷却后得到烧结物料；所述烧结为分段式升温烧结，包括第一段烧结和第二段烧结，所述第一段烧结的温度为200℃~400℃，时间为1h~6h；所述第二段烧结的温度为800℃~1200℃，时间为2h~12h；

S4、烧结物料先用酸进行酸洗除杂后，再洗涤至中性，干燥后得到干燥物料；

S5、将干燥物料置于惰性气体中，通入碳源气体进行化学气相沉积，冷却至室温后得到致密包覆材料；

S6、将致密包覆材料破碎成粉末状颗粒后与石墨混合，制备得到粉体预锂化硅基负极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述有机锂溶液中溶质为甲基锂、乙基锂、丁基锂以及苯基锂的一种或几种，有机锂溶液中溶剂为己烷、乙醚、苯、石油醚中的一种或几种；所述有机锂溶液的摩尔浓度为0.8mol/L~2.5mol/L，所述碳硼烷簇合物与有机锂溶液中溶质的摩尔比为2:1~1:3；所述反应的温度为-10℃~30℃，时间1h~12h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述碳硼烷簇合物为闭式邻-碳硼烷、闭式间-碳硼烷、闭式对-碳硼烷、巢式间-碳硼烷、网式对-碳硼烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述氧化亚硅的中值粒径为5μm~7μm；所述氧化亚硅与碳硼烷簇合物的摩尔比为4:1~1:1；所述浸泡的时间为1h~12h；所述干燥为真空干燥，真空干燥温度为60℃~100℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种或几种；所述烧结是在回转炉进行的，所述回转炉的转速为0.25r/min~1r/min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述酸洗除杂所用的酸为硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的一种或几种，酸的质量分数为10%~50%，酸洗除杂的时间为0.5h~3h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S5中，所述碳源气体为甲烷或其同系物、乙炔或其同系物、苯或其同系物中的一种或几种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种或几种；所述惰性气体与碳源气体的体积比例为5:1~1:1；所述化学气相沉积是在回转炉中进行的，所述回转炉的转速为0.25r/min~1r/min；所述化学气相沉积的温度为800℃~1200℃，时间为0.5h~6h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S6中，所述石墨占粉体预锂化硅基负极材料的质量分数为77%~95%，所述粉末状颗粒的中值粒径为5μm~8μm，所述石墨为天然石墨、人造石墨的一种或两种，所述石墨的中值粒径为10μm~20μm。

9.如权利要求1-8任一所述的制备方法制得的粉体预锂化硅基负极材料。

10.如权利要求9所述的粉体预锂化硅基负极材料在锂离子电池中的应用。