[发明专利]掺杂钛和/或锆的硅基负极材料及制备方法、锂离子电池

权利要求书

1.一种掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：

(1)将原料进行真空熔炼，得合金；

其中，所述原料包括Si、Ge、Al和掺杂元素，所述掺杂元素为Ti和/或Zr；所述Si占所述原料总量的百分比为8～16wt％，所述Ge占所述原料总量的百分比为6～10wt％，所述Al占所述原料总量的百分比为74～84wt％，所述掺杂元素占所述原料总量的百分比为0.5～1.5wt％；

(2)去除所述合金中的Al元素，即可。

2.如权利要求1所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，所述Si为晶体硅；

和/或，步骤(1)中，所述Si、所述Ge、所述Al、所述Zr或者所述Ti的纯度为99.9％以上。

3.如权利要求1所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Si占所述原料总量的百分比为9～15wt％；

和/或，步骤(1)中，所述Ge占所述原料总量的百分比为7～9wt％；

和/或，步骤(1)中，所述Al占所述原料总量的百分比为75～83wt％；

和/或，步骤(1)中，所述掺杂元素占所述原料总量的百分比为0.6～1.4wt％。

4.如权利要求3所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Si占所述原料总量的百分比为10wt％、12wt％或者14wt％；

和/或，步骤(1)中，所述Ge占所述原料总量的百分比为8wt％；

和/或，步骤(1)中，所述Al占所述原料总量的百分比为76wt％、78wt％、79wt％或者81wt％；

和/或，步骤(1)中，所述掺杂元素占所述原料总量的百分比为0.8～1.2wt％。

5.如权利要求4所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述掺杂元素占所述原料总量的百分比为1wt％。

6.如权利要求1所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Si、所述Ge、所述Al或者所述掺杂元素在使用前，进行预处理；所述预处理按照下述步骤进行：在溶剂中，将所述Si、所述Ge、所述Al或者所述掺杂元素超声震荡，烘干即可。

7.如权利要求1所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述真空熔炼在真空非自耗熔炼炉中进行；

和/或，步骤(1)中，所述熔炼的次数为至少8次；每次熔炼的时间优选为3-5min；

和/或，步骤(1)中，当所述熔炼的次数大于两次时，每次熔炼后，待铸锭的红热色退去后，再进行下次熔炼；

和/或，步骤(1)中，所述熔炼时的真空度为2.0×10^-2Pa-3.0×10^-2Pa；

和/或，步骤(1)中，所述熔炼时的电极电流为200-300A。

8.如权利要求1所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述合金在去除Al元素之前，先将所述合金进行研磨；研磨后的合金的粒径优选为微米级，更优选研磨后的合金能通过600目筛网；

和/或，步骤(2)中，所述Al元素去除方法为在盐酸中浸泡腐蚀除去Al元素；所述浸泡腐蚀的时间优选为1～3h；

和/或，步骤(2)中，所述合金中的Al元素去除后，进行干燥处理。

9.一种如权利要求1-8任一项所述制备方法制得的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料。

10.一种锂离子电池，其负极采用如权利要求9所述的掺杂Ti和/或Zr的硅基多孔负极材料。