[发明专利]负极材料及其制备方法、负极和锂离子电池

权利要求书

1.一种负极材料，其特征在于，包括：

含硅颗粒；

内壳层，所述内壳层包裹在所述含硅颗粒的至少一部分外表面上，所述内壳层中含有偏硅酸锂；

外壳层，所述外壳层包裹在所述含硅颗粒和所述内壳层构成的产品的至少部分外表面上，

所述外壳层包括：

第一子层，所述第一子层中含有硅酸锂；

第二子层，所述第二子层包裹在所述第一子层的外表面上，所述第二子层由碳酸锂构成。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述内壳层完全包裹所述含硅颗粒，所述外壳层完全包裹所述内壳层。

3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述内壳层是所述含硅颗粒与锂源反应得到的。

4.根据权利要求3所述的负极材料，其特征在于，所述含硅颗粒包括硅颗粒、氧化亚硅颗粒和二氧化硅颗粒中的至少一种；

所述锂源包括氢氧化锂、一水合氢氧化锂、氧化锂、碳酸锂和氢化锂中的至少一种。

5.一种制备权利要求1~4中任一项所述的负极材料的方法，其特征在于，包括：

利用锂源溶液对含硅颗粒进行液相包覆，以在所述含硅颗粒的至少一部分外表上形成液膜，得到液相包覆颗粒；

在惰性气氛下，对所述液相包覆颗粒进行第一加热处理，使所述液膜中的部分锂源生成偏硅酸锂，得到预锂化颗粒；

在含有二氧化碳的惰性气氛下，对所述预锂化颗粒进行第二加热处理，使所述预锂化颗粒中的所述锂源生成碳酸锂，且部分所述偏硅酸锂生成硅酸锂，得到所述负极材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述液相包覆包括：

将所述含硅颗粒与所述锂源溶液混合，并超声搅拌，得到分散液；

将所述分散液进行水热反应，得到所述液相包覆颗粒。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水热反应满足以下条件的至少一种：

水热反应温度为200~400℃；

水热反应时间为12~36小时。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，满足以下条件的至少一种：

所述锂源溶液中的溶剂包括水；

所述锂源溶液中的溶质与所述含硅颗粒的质量比为2~10:90~98；

所述惰性气氛包括氩气气氛；

所述第一加热处理的温度为500~800摄氏度；

所述第一加热处理的升温速度为5~10摄氏度/分钟；

所述第一加热处理的恒温时间为2~6小时；

所述含有二氧化碳的惰性气氛包括二氧化碳和氩气的混合气氛，所述二氧化碳的体积分数为5%；

所述第二加热处理的温度为600~900℃；

所述第二加热处理的升温速度为5~10摄氏度/分钟；

所述第二加热处理的恒温时间为2~10h。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述锂源溶液中的溶质与所述含硅颗粒的质量比3~5:95~97。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一加热处理的温度为600~700摄氏度。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一加热处理的恒温时间为2~4小时。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二加热处理的恒温时间为2~4h。

13.一种负极，其特征在于，包括权利要求1~4中任一项所述的负极材料。

14.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1~4中任一项所述的负极材料或权利要求13所述的负极。