[发明专利]一种锂离子电池级氧化亚硅负极材料及制备方法和应用

说明书

一种锂离子电池级氧化亚硅负极材料及制备方法和应用，在保护气氛下将氧化亚硅与锂源混合均匀，在300℃‑700℃下保温后，得到预锂化的氧化亚硅；将预锂化的氧化亚硅放入回转窑中，采用气相沉积进行碳包覆，得到预锂化的氧化亚硅/碳复合材料；将金属氧化物与预锂化的氧化亚硅/碳复合材料混合均匀，使金属氧化物均匀包覆在氧化亚硅/碳复合材料的表面，得到锂离子电池级氧化亚硅负极材料。本发明通过气相沉积和金属氧化物包覆，提高了预锂化氧化亚硅原料的浆液稳定性和电化学性能，同时本发明提供的工艺方法简单，性能优异，在锂离子电池中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极活性物质材料领域，涉及一种锂离子电池级氧化亚硅负极材料及制备方法和应用。

背景技术

随着经济社会的巨大发展，环境问题成为了制约经济发展的重要因素。锂离子电池因其具有绿色环保的优点，受到了人们的广泛关注。近些年，随着电动汽车的大力发展，许多国家都相继提出了燃油车禁售日期。目前，电动汽车的续航里程普遍在300-500km,制约续航进一步增长的主要原因为目前商业化的石墨负极容量在350-355mAh/g之间，已经接近其372mAh/g的理论比容量，难以有较大的提高。

硅基负极材料因其高的理论比容量和廉价等优点被认为是下一代锂离子电池的负极材料，主要有纳米硅基和氧化亚硅(SiO)两大类。其中，SiO材料在2000年左右，就开始了大量研究，通过气相沉积包覆热碳，可以有效改善SiO的电导率低、膨胀高的缺点，目前，商业化的负极材料中，通过掺杂3％-5％SiO负极材料，可以有效提高电池的能量密度，但目前常规氧化亚硅负极首次库伦效率只有76％-77％，限制了更高的氧化亚硅掺入量。

针对SiO的低首率问题，通过预补锂技术将部分不可逆组分转化成硅酸锂盐(Li₂SiO₃、Li₄SiO₄、Li₂Si₂O₅)，可以将氧化亚硅的首次库伦效率提高至85％-90％，Li₂Si₂O₅具有较好的耐水性，而Li₂SiO₃和Li₄SiO₄则比较亲水，其中，Li₄SiO₄析出速度较快，Li₂SiO₃则会缓慢析出，在材料制浆涂布的过程中，由于Li₂SiO₃和Li₄SiO₄的析出，造成浆液的PH升高，材料也会结块进而沉降，影响电池极片的质量，最终造成电池性能的恶化。

发明内容

为克服现有技术中氧化亚硅材料预补锂后电池浆液稳定性较差的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池级氧化亚硅负极材料及制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述锂离子电池氧化亚硅负极材料在制备锂离子电池中的应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池级氧化亚硅负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、在保护气氛下将氧化亚硅与锂源混合均匀，在300℃-700℃下保温后，得到预锂化的氧化亚硅；

S2、将预锂化的氧化亚硅放入回转窑中，采用气相沉积进行碳包覆，得到预锂化的氧化亚硅/碳复合材料；

S3、将金属氧化物与预锂化的氧化亚硅/碳复合材料混合均匀，使金属氧化物均匀包覆在氧化亚硅/碳复合材料的表面，得到锂离子电池级氧化亚硅负极材料。

本发明进一步的改进在于，所述步骤S1中，氧化亚硅与锂源的质量比为1：(0.01-1)。