[发明专利]用于锂离子电池阳极的稳定的预锂化氧化硅颗粒

权利要求书

1.一种用于锂离子电池电芯中的阳极的活性材料，包含：

颗粒，所述颗粒包含：

含硅的域；

含金属硅化物的域；和

含硅酸锂的域；

其中每个颗粒具有外表面。

2.权利要求1的活性材料，其中金属硅化物包含硅和选自铬、钴、铜、铁、镍、锰、钛、钒及其组合的金属。

3.权利要求1的活性材料，其中至少一些硅酸锂域包含一种或多种掺杂剂。

4.权利要求3的活性材料，其中所述外表面包含至少一些硅酸锂域，并且所述表面处的至少一些硅酸锂域具有比不在所述表面处的硅酸锂域高的掺杂浓度。

5.权利要求4的活性材料，其中所述掺杂剂选自镁、钙、锶、钡、硼、铝、镓、铟、铊、磷、砷、锑、铋、钛、锆、铪及其组合。

6.权利要求1的活性材料，其中所述外表面的至少一部分包含金属硅化物域。

7.权利要求1的活性材料，其中所述颗粒进一步包含一种或多种选自铬、钴、铜、铁、镍、锰、钛、钒及其组合的掺杂剂。

8.权利要求1的活性材料，其中所述颗粒的特征在于氧:金属的摩尔比率为10:1至25:1。

9.一种制备阳极活性材料的方法，其包含：

a)提供包含SiO_x的颗粒；

b)向颗粒添加金属盐和还原剂以形成第一混合物；

c)在惰性气氛中对第一混合物进行退火；

d)向颗粒添加含有锂物质的有机液体以形成第二混合物；和

e)在惰性气氛中对颗粒进行退火以形成含有硅域、硅酸锂域和金属硅化物域的颗粒。

10.权利要求8的方法，其中将所述第一混合物于500℃和1000℃之间的温度下退火0.1至20小时。

11.权利要求8的方法，其中将所述第二混合物于500℃和1200℃之间的温度下退火0.1至48小时。

12.权利要求8的方法，其中所述金属盐包含选自铬、钴、铜、铁、镍、锰、钛、钒及其组合的金属。

13.权利要求11的方法，其中在步骤d)中，所述锂物质选自氢氧化锂、硝酸锂、乙酸锂、草酸锂、碳酸锂和醇锂。

14.权利要求8的方法，其中在步骤d)中，所述锂物质是锂金属颗粒。

15.权利要求8的方法，其中在步骤d)中，所述锂物质是锂金属在四氢呋喃和多环芳烃中的溶液。

16.权利要求8的方法，其进一步包含向第一混合物添加掺杂剂，其中所述掺杂剂选自铬、钴、铜、铁、镍、锰、钛、钒及其组合。

17.一种生产阳极活性材料的方法，其包含：

a)提供包含Si和SiO_x的第一颗粒；

b)将颗粒与一种或多种掺杂剂和水混合以形成第一混合物；

c)对第一混合物进行退火以形成掺杂的第一颗粒；

d)向第一颗粒添加含有锂物质的有机液体以形成第二混合物；和

e)退火以形成包含硅域和硅酸锂域的掺杂的颗粒。

18.权利要求13的方法，其中所述掺杂剂包含选自镁、钙、锶、钡、硼、铝、镓、铟、铊、磷、砷、锑、铋、钛、锆、铪及其组合中的一种或多种。

19.权利要求13的方法，其中在步骤c)中，所述退火包含在空气或惰性气体中于500℃和1000℃之间的温度下退火0.1至20小时。