[发明专利]预锂氧化亚硅-石墨复合负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了预锂氧化亚硅‑石墨复合负极材料及其制备方法和应用。预锂氧化亚硅‑石墨复合负极材料的制备方法包括下列步骤：(1)将氧化亚硅进行碳包覆，制得物料A；(2)将物料A经预锂化处理，制得物料B；(3)将物料B、石墨和粘合剂经造粒，即可；其中，步骤(3)中，物料B与粘合剂的质量比为1：(0.4～0.8)；造粒的温度为300～800℃。本发明的预锂氧化亚硅‑石墨复合负极材料具有首次效率高，能量密度高，循环性能好的特点，在电动汽车，便携式电动工具与家用电器等领域有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种预锂氧化亚硅-石墨复合负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电动汽车，便携式电动工具与家用电器的发展，高首次库伦效率、高能量密度、高循环性能的锂离子电池的需求日益增加。传统锂离子电池负极材料石墨的理论比容量仅为372mAh/g，已很难满足目前的负极高能量密度的需求。硅负极材料具有较高的理论嵌锂容量，约为4200mAh/g，且具有适中的嵌锂平台，引起了研究者的广泛关注。然而硅负极材料的主要问题是硅作为半导体材料导电性能差；硅在嵌锂过程中会产生巨大的体积膨胀，约为300％，严重影响循环性能。氧化亚硅SiOx在嵌锂过程中生成氧化锂及锂盐，可以有效缓解体积膨胀，提高了循环性能，但消耗了部分锂，导致首次库伦效率较低。

现预锂技术可以有效提升氧化亚硅SiOx材料的首次库伦效率，但现阶段高首次库伦效率氧化亚硅的主要使用方法是直接与石墨物理混合作为锂电负极材料使用，此材料具有高的库伦首次效率，高能量密度，但因氧化亚硅在嵌锂过程中的体积膨胀，约为300％，导致颗粒之间的接触性能变差，影响循环性能。

因此，本领域亟需开发一种首次库伦效率高，循环性能良好的负极材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中锂电池负极材料在嵌锂时氧化亚硅体积膨胀，进而导致颗粒之间接触性能差，循环性能差，循环性能和首次库伦效率不能同时达到理想效果的缺陷，而提供一种预锂氧化亚硅-石墨复合负极材料及其制备方法和应用。本发明的预锂氧化亚硅-石墨复合负极材料具有首次效率高，能量密度高，循环性能好的特点，在电动汽车，便携式电动工具与家用电器等领域有很高的应用价值。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种预锂氧化亚硅-石墨复合负极材料的制备方法，其包括下列步骤：

(1)将氧化亚硅进行碳包覆，制得物料A；

(2)将所述物料A经预锂化处理，制得物料B；

(3)将所述物料B、石墨和粘合剂经造粒，即可；

其中，步骤(3)中，所述物料B与所述粘合剂的质量比为1：(0.4～0.8)；所述造粒的温度为300～800℃。

步骤(1)中，所述氧化亚硅的平均粒径可为50nm～10μm，较佳地为50nm～3μm，更佳地为0.5μm～2μm，例如1μm。

其中，平均粒径为50nm～10μm的所述氧化亚硅的制备方法可采用本领域常规使用的粉碎方法，较佳地为球磨法、研磨法、气流粉碎法和机械粉碎法中的一种或多种，更佳地为球磨法。

其中，所述球磨法的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般在球磨机中进行。

所述球磨机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为1200r/min。

所述球磨法的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为3～5h，更佳地为4h。

步骤(1)中，所述氧化亚硅的纯度可为＞99.8％，较佳地为99.9％。

步骤(1)中，所述物料A中碳的质量占所述物料A的质量百分比可为1％～10％，较佳地为6％～10％，更佳地为6％～8％。