[发明专利]一种用于锂离子电池负极的改性一氧化硅材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锂电池负极的改性一氧化硅材料，所述改性一氧化硅材料是通过将原料硅、二氧化硅和金属硅酸盐在高温、真空条件下发生反应制备一氧化硅，同时产生的金属蒸汽和一氧化硅反应原位掺入金属硅酸盐；在其内部，金属硅酸盐均匀分散在硅和一氧化硅的周围形成含硅颗粒，碳材料包覆在所述含硅颗粒的表面，形成所述改性一氧化硅材料；

所述金属硅酸盐为MgSiO₃和Li₂Si₂O₅按照质量比4-6:1-2的复配。

2.如权利要求1所述的改性一氧化硅材料，其特征在于，所述碳材料包覆是指碳材料通过气相沉积包覆在含硅颗粒的表面，并渗入含硅颗粒的孔隙，形成的碳包覆层厚度为1-20nm。

3.如权利要求2所述的改性一氧化硅材料，其特征在于，碳包覆层厚度为5-15nm。

4.如权利要求1所述的改性一氧化硅材料，其特征在于，以改性一氧化硅的总质量为100%计，其中碳包覆层的质量百分含量为2-10wt%。

5.如权利要求4所述的改性一氧化硅材料，其特征在于，以改性一氧化硅的总质量为100%计，其中碳包覆层的质量百分含量为4-8wt%。

6.权利要求1-5任一项所述改性一氧化硅材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料硅、二氧化硅、金属硅酸盐和水均匀混合，喷雾干燥成各组分均匀分布的原材料微球，并将该原材料微球压块后烘干；

(2)将压制成型的原材料块体装入具有冷凝收集系统的真空炉设备，在高温减压条件下加热使原材料块体蒸发后冷凝沉积，并将沉积得到的块体破碎，制得含硅颗粒；

(3)将含硅颗粒进行碳包覆，形成碳包覆层，得到所述改性一氧化硅材料。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述原材料为硅、二氧化硅和硅酸盐的用量配比满足硅和氧的摩尔比为1：0.6-1.4。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述原材料为硅、二氧化硅和硅酸盐的用量配比满足硅和氧的摩尔比为1：0.8-1.2。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述原材料组合中硅和硅酸盐中的金属元素的摩尔比为1：0.02-1：0.2。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述原材料组合中硅和硅酸盐中的金属元素的摩尔比为1：0.05-1：0.15。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中真空炉的加热系统使物料反应区的温度达到1200-1500℃；真空系统可控制整个反应区和沉积区的真空度为1-50Pa；冷凝沉积区的温度控制为400-700℃。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(2)真空炉的加热系统使物料反应区的温度达到1300-1400℃；真空系统可控制整个反应区和沉积区的真空度为5-20Pa；冷凝沉积区的温度控制为500-600℃。

13.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述破碎前经过600-900℃保温0.5-3h的热处理。