[发明专利]一种C@MgAl2

说明书

本发明公开了一种C@MgAl₂O₄复合包覆改性的硅基负极材料及其制备方法，涉及电化学储能技术领域，该材料包括硅基负极材料和依次包覆在硅基负极材料表面的MgAl₂O₄包覆层和碳包覆层；制备过程如下：配制Al(NO₃)₃·9H₂O和Mg(NO₃)₂·6H₂O水溶液，混合，加入交联单体、交联剂、引发剂，升温反应，制得凝胶；对硅基负极材料进行球磨处理，得到浆料，向其中加入凝胶，真空搅拌分散，喷雾干燥，得硅基负极材料前驱体；将硅基负极材料前驱体在空气氛中进行高温煅烧，得到MgAl₂O₄包覆改性的硅基负极材料，再将其在含乙炔的混合气氛中进行煅烧，即得。本发明制备的C@MgAl₂O₄复合包覆改性的硅基负极材料结构稳定，在充放电过程中体积膨胀小，提高了材料的首次库伦效率和循环稳定性能。

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，尤其涉及一种C@MgAl₂O₄复合包覆改性的硅基负极材料及其制备方法。

背景技术

随着电动汽车、储能电站及便携式电子设备等的快速发展，高比能锂离子电池受到越来越多的关注。因正极材料的可逆比容量提升空间较小，所以目前提升负极材料的可逆比容量是提高锂离子电池能量密度的关键。然而，目前商业化锂离子电池负极材料主要为石墨类碳负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g(LiC₆)，严重限制了锂离子电池的进一步发展。硅基材料是在负极材料中理论比容量较高的研究体系，其形成的合金为Li_xSi(x＝0～4.4)，理论比容量高达为4200mAh/g，因其低嵌锂电位、低原子质量、高能量密度和在Li-Si合金中的高Li摩尔分数，被认为是碳负极材料的理想替代性产品。但是硅负极由于其在嵌脱锂循环过程中具有严重的体积膨胀和收缩，造成材料结构的破坏和机械粉碎，从而导致电极表现出较差的循环性能。SiO的导电性较差，性质接近绝缘体，导致其电化学反应的动力学性能较差，而SiO材料中包含的SiO₂在首次嵌锂反应中转变成Li₄SiO₄、Li₂Si₂O₅等物相，消耗较多的锂离子，致使首次充放电效率较低。主流的商业化的氧化亚硅复合负极材料一般都进行了碳包覆，这一方面改善了材料的导电性，同时也避免了氧化亚硅材料直接和电解液接触，改善了材料的循环性能。然而，硅基负极材料大规模应用仍然面临众多考验，进一步改善材料的循环性能，提高材料的首次库伦效率，并降低生产成本，广大科研工作者和厂商仍然任重而道远。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种C@MgAl₂O₄复合包覆改性的硅基负极材料及其制备方法，该负极材料结构稳定，在充放电过程中体积膨胀小，提高了硅基负极材料的首次库伦效率和循环稳定性能。

本发明提出的一种C@MgAl₂O₄复合包覆改性的硅基负极材料，包括硅基负极材料和依次包覆在硅基负极材料表面的MgAl₂O₄包覆层和碳包覆层。

优选地，所述C@MgAl₂O₄复合改性的硅基负极材料中，MgAl₂O₄包覆层的质量百分含量为0.5～5％，碳包覆层的质量百分含量为0.5～5％。

优选地，所述硅基负极材料为商业纯氧化亚硅负极材料或纳米硅负极材料。

本发明还提出了上述C@MgAl₂O₄复合包覆改性的硅基负极材料的制备方法，包括以下步骤：