[发明专利]一种制备高循环性能的锂电池SiO负极材料的方法

说明书

本发明涉及锂电池电极材料技术领域，针对SiO材料在锂电池负极材料中应用存在体积膨胀大、循环性能下降的问题，公开一种制备高循环性能的锂电池SiO负极材料的方法，包括以下步骤：将SiO、低粘性碳源加入到捏合机中升温搅拌捏合，得复合物A；复合物A、石墨、高粘性碳源经真空设备转移到造粒设备中惰性气氛造粒，得材料B；将材料B置于煅烧炉中惰性气氛下高温煅烧，然后自然冷却至室温，制得锂电池SiO负极材料。通过低粘性碳源改善SiO与石墨在高粘性碳源中的分散性能，使SiO与石墨形成均匀的分散效果，SiO经低粘性碳源的残碳和高粘性碳源的残碳牢固的粘结在石墨的表面，有效抑制体积膨胀效应，提高了比容量和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池电极材料技术领域，具体涉及一种制备高循环性能的锂电池SiO负极材料的方法。

背景技术

锂电池的负极材料是决定锂电池的充放电效率、循环寿命等性能的关键因素之一。目前，商业化的锂电池主要以石墨为负极材料，市场上高端石墨材料的比容量已达到360-365mAh/g，接近于石墨的理论比容量(372mAh/g)，因此以石墨作为负极材料的锂电池能量密度的提升空间有限，无法满足动力电池高能量密度的要求。氧化亚硅SiO由于具有高容量(2600mAh/g)、循环过程中的体积变化小于Si材料、首次充放电过程中不可逆形成的氧化锂和硅酸锂在循环过程中可起到缓冲作用，且循环性能比Si材料好，使其成为商业化石墨负极的替代产品之一。但SiO在嵌锂过程中会产生较大的体积膨胀，破坏导电网络，并且循环过程中材料易发生粉化，使电池容量快速衰减，循环性能下降；而且SiO的固有电导率远低于石墨，在大电流充放电时会产生严重的电极极化；在充放电过程中，由于固体电解质界面膜(SEI)的生成不断消耗Li⁺，导致库伦效率降低。

目前对SiO材料的利用均是通过与石墨复合包覆以解决或降低SiO材料带来的体积膨胀性和循环性能降低等影响。

中国专利CN201711158804.4的发明专利申请“一种SiO/碳/石墨复合材料的制备方法”公开了将SiO和碳源混合球磨后在100～250℃的保护气氛中保持后与石墨混合球磨并高温碳化制备SiO/碳/石墨复合材料的方法。该方法虽然能够一定程度的改善SiO材料的电极性能，但是SIO经碳源单纯的粘结在石墨表面很难起到缓解体积膨胀的作用，同时高温碳化过程中因重力作用导致碳源无法均匀地包覆SiO而使得材料的库伦效率很低。

发明内容

针对现有技术中SiO材料在锂电池负极材料中应用存在体积膨胀大、循环性能下降的问题，本发明的目的在于提供一种制备高循环性能的锂电池SiO负极材料的方法，以缓解SiO材料在负极材料中应用带来的体积膨胀大、循环性能下降的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种制备高循环性能的锂电池SiO负极材料的方法，包括以下步骤：

(1)将SiO、低粘性碳源加入到捏合机中升温搅拌捏合，得复合物A；

(2)将复合物A、石墨、高粘性碳源经真空设备转移到造粒设备中惰性气氛造粒，得复合材料B；

(3)将复合材料B置于煅烧炉中惰性气氛下高温煅烧，然后自然冷却至室温，制得锂电池SiO负极材料。