[发明专利]硅基负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅基负极材料，其特征在于，包括：

内核，所述内核包括硅基材料；

硅酸锂包覆层，所述硅酸锂包覆层仅含有Li₂Si₂O₅，所述硅酸锂包覆层设在所述内核的外围，所述硅酸锂包覆层上具有孔隙，并且所述硅酸锂包覆层与所述内核之间存在距离；

碳包覆层，所述碳包覆层包覆在所述硅酸锂包覆层上，

其中，所述硅酸锂包覆层的厚度为10~100nm，

制备所述硅基负极材料的方法包括：

（1）在硅基材料表面包覆二氧化硅，得到第一前驱体；

（2）将水溶性锂源包覆在所述第一前驱体上，得到第二前驱体；

（3）在惰性气氛下，将所述第二前驱体进行烧结，使得所述二氧化硅的一部分与所述水溶性锂源反应，以便在所述硅基材料表面形成包含Li₂Si₂O₅的硅酸锂包覆层，得到第三前驱体；

（4）对所述第三前驱体进行刻蚀，去除所述二氧化硅的另一部分以及所述硅酸锂包覆层中除Li₂Si₂O₅以外的硅酸锂，以便得到所述硅酸锂包覆层上具有孔隙且中空核壳结构的第四前驱体；

（5）在所述第四前驱体表面包覆碳包覆层，以便得到所述硅基负极材料。

2.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述硅基材料包括单质纳米硅和硅氧化物中的至少之一。

3.根据权利要求2所述的硅基负极材料，其特征在于，所述单质纳米硅的粒径D50为5~100nm。

4.根据权利要求2所述的硅基负极材料，其特征在于，所述硅氧化物的化学式为SiO_x，x为0.5~1.5。

5.根据权利要求2所述的硅基负极材料，其特征在于，所述硅氧化物的粒径D50为100nm~15μm。

6.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，基于所述硅基负极材料的总质量，所述硅酸锂包覆层的质量占比为5~30%。

7.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度为1~50nm。

8.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，基于所述硅基负极材料的总质量，所述碳包覆层的质量占比为1~20%。

9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的硅基负极材料的方法，其特征在于，包括：

（1）在硅基材料表面包覆二氧化硅，得到第一前驱体；

（2）将水溶性锂源包覆在所述第一前驱体上，得到第二前驱体；

（3）在惰性气氛下，将所述第二前驱体进行烧结，使得所述二氧化硅的一部分与所述水溶性锂源反应，以便在所述硅基材料表面形成包含Li₂Si₂O₅的硅酸锂包覆层，得到第三前驱体；

（4）对所述第三前驱体进行刻蚀，去除所述二氧化硅的另一部分以及所述硅酸锂包覆层中除Li₂Si₂O₅以外的硅酸锂，以便得到所述硅酸锂包覆层上具有孔隙且中空核壳结构的第四前驱体；

（5）在所述第四前驱体表面包覆碳包覆层，以便得到硅基负极材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述二氧化硅为无定型二氧化硅，并且所述硅基材料表面形成的无定型二氧化硅包覆层厚度为30~150nm。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，基于所述第一前驱体的总质量，所述无定型二氧化硅包覆层的质量占比为5~20%。