[发明专利]一种预锂化硅负极材料及其制备方法和负极片

说明书

本发明涉及一种预锂化硅负极材料及其制备方法和负极片，属于负极材料技术领域，该预锂化硅负极材料包括基材、包覆在基材表面的锂层以及包覆在锂层外的外壳；该制备方法，包括以下步骤；S1，汽化锂粉形成锂液滴，使汽态的锂液滴包覆粉末状的基材，得预锂化液滴；雾化碳前驱体溶液，使碳前驱体液滴包覆预锂化液滴，得预锂化硅负极材料液滴；S2，对预锂化硅负极材料液滴进行干燥处理，得预锂化硅负极材料。本发明的预锂化硅负极材料锂层被壳包裹在内，安全性高；本发明方法工艺简单、成本低、效率高，生产过程安全；本发明方法补锂均匀，效果好，使用本发明负极材料的电池一致性好，适于推广应用。

技术领域

本发明涉及负极材料技术领域，尤其涉及一种预锂化硅负极材料及其制备方法和负极片。

背景技术

当采用硅尤其是氧化亚硅作为负极材料时，在首次充放电过程中，由于硅负极材料表面会形成固体电解质膜（SEI膜）或参与一些不可逆的反应，从而消耗一部分来自正极材料以及电解液中的锂离子，形成不可逆容量，最终导致电芯的首次库伦效率。且在充放电过程中，高容量负极材料往往伴随着巨大的体积膨胀，甚至破裂、脱落，造成活性物质之间、活性物质与集流体之间的电接触失效，导致电池的能量密度和循环寿命下降。

采用锂金属进行负极补锂是一种比较常见的补锂方式，一般将锂粉或锂带直接复合在负极极片表面，优势是作为补锂材料的锂金属比容量高，用量少。然而，锂层位于负极极片的表面，不能缓解电池充放电过程中体积膨胀引起的应力；而且，锂作为一种活泼金属，容易与空气中水分反应剧烈，为实际生产带来了巨大的安全隐患。

此外，目前的干法补锂工艺繁琐，设备成本较高；金属锂粉会在空气中漂浮，影响安全性能，因而生产环境严苛；且干法补锂均匀性很难控制，导致电池一致性差，难以实际生产应用。

如果采用将锂涂覆在集流体表面，然后再涂覆活性材料的方式。则在锂层消耗完后，会造成集流体与活性材料层接触不稳定，影响负极体系稳定性。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种预锂化硅负极材料及其制备方法和负极片。

本发明通过下述技术方案实现：

一种预锂化硅负极材料，包括基材、包覆在基材表面的锂层以及包覆在锂层外的外壳。

优选地，所述外壳为碳壳，所述基材为硅碳材料。

优选地，所述基材包括硅粉、氧化亚硅、硅碳材料、氧化亚硅包碳材料中的至少一种。

进一步优选地，基材、外壳、锂层的质量比为A:B:C；

其中，A=87-99.8，B=0.1%-10%，C=0.1%-3%。

预锂化硅负极材料的制备方法，包括以下步骤；

S1，汽化锂粉形成锂液滴，使汽态的锂液滴包覆粉末状的基材，得预锂化液滴；

雾化碳前驱体溶液，使碳前驱体液滴包覆预锂化液滴，得预锂化硅负极材料液滴；

S2，对预锂化硅负极材料液滴进行干燥处理，得预锂化硅负极材料。

优选地，所述碳前驱体溶液的原料包括沥青、树脂、高分子聚合物中的至少一种。

进一步的，所述S1采用预锂化设备进行；

所述预锂化设备包括反应釜、设于反应釜内的雾化器和锂粉汽化装置，所述雾化器位于所述锂粉汽化装置上方，锂粉汽化装置包括锂粉容器和用于对锂粉容器加热的加热装置，锂粉容器有出口；

所述反应釜的相对侧分别设有反应釜入口和反应釜出口，雾化器高于反应釜入口，反应釜入口高于锂粉汽化装置，反应釜入口与雾化器之间的高度差大于反应釜入口与锂粉汽化装置之间的高度差；