[发明专利]锂离子电池氧化亚硅复合负极材料及其制备方法、锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池氧化亚硅复合负极材料，其特征在于，该锂离子电池氧化亚硅复合负极材料为双层碳结构包覆，内层为采用气相沉积CVD法在氧化亚硅表面生长的无定型碳包覆层，外层为原位生长规整排列的石墨烯包覆层；

其制备方法包括以下步骤：

(1)、将氧化亚硅原料进行高温焙烧歧化，温度范围为1000℃～1500℃，保温5～20h，制得歧化氧化亚硅原料；

(2)、第一阶段：将得到的歧化氧化亚硅原料进行焙烧，在保护气体下升温至500～1000℃焙烧，升温速率为1～10℃/min，保温0.5～5h，通入有机气体，通气时间为1～20h，待反应完全后，关闭有机气体；第二阶段：继续升温到1000～1800℃，升温速率为1～10℃/min，通入氢气和有机气体，通气时间为1～20h，待反应完全后，降温冷却，得到氧化亚硅复合负极材料；

(3)、将得到的氧化亚硅复合负极材料进行粉碎、筛分、除磁得到锂离子电池氧化亚硅复合负极材料；

得到的歧化氧化亚硅原料为外层以二氧化硅材料为主，内层为硅单质；

所述第一阶段中有机气体与保护气体的打入流量比为1:1～1:5，第一阶段保护气体流量为1～125L/min，第一阶段有机气体流量为1～25L/min；第二阶段中有机气体与氢气的打入流量比为1:0.5～1:5，第二阶段保护气体的流量为1～50L/min，有机气体的流量为1～10L/min，氢气的流量为0.5～50L/min；

通过两步气相沉积法可以有效控制外层碳材料的结构，第一步气相沉积生成无定型碳层不仅可紧密包覆氧化亚硅表面，同时为后续石墨烯的原位生成提供成核位点。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料，其特征在于，所述氧化亚硅原料的中值粒径D50为1～50μm，在步骤(1)之前还包括：采用球磨机、破碎机或粉碎机控制粒度及形态，再通过筛分、除磁，制备出合格的氧化亚硅原料。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料，其特征在于，步骤(2)中所述歧化氧化亚硅原料加入量为1～5kg。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料，其特征在于，第一阶段和第二阶段的所述有机气体为乙炔、甲烷、天然气、乙醇、丙醇、苯、乙烷、乙烯、丁烷、丁烯、己烷、甲苯、二甲苯、乙苯一种或多种混合。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料，其特征在于，所述保护气体为氮气、氩气、氦气、氖气或氙气。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料，其特征在于，所述锂离子电池氧化亚硅复合负极材料的粒度中值粒径D50为1～80μm，首次可逆容量不低于1650mAh/g，首次库伦效率大于77％，循环50周后容量保持率大于90％，膨胀率低于45％，电导率大于4.5S/m。

7.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极材料采用如权利要求6所述的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料。