[发明专利]一种锂离子电池硅基负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述负极材料为核壳结构，内核为含金属元素的氧化硅粉末，外壳为无定型碳层；所述的含金属元素的氧化硅粉末由反应物二氧化硅、硅粉及金属元素经球磨后高温沉积形成；所述的无定型碳层由碳源材料裂解形成；

包括以下步骤：

1） 称取SiO₂粉末、Si单质粉末、Li源和/或Mg源，球磨得到混合物；

2） 将步骤1）得到的混合物在真空或惰性氛围条件下进行高温沉积反应，得到沉积后的含金属元素的氧化硅块体，对其进行粉碎处理，得到粒度为5~10μm的含金属元素的氧化硅粉末；

3） 将步骤2）中得到的粉末与表面改性剂在50~100℃，搅拌条件下融合，然后进行高温碳源包覆，得到所述的硅基负极材料；表面改性剂与步骤2）中得到的粉末质量比为1:10~20，所述表面改性剂为脂肪酸，所述脂肪酸为硬脂酸、软脂酸、油酸、棕榈酸和月桂酸中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述的金属元素为Li和Mg中的一种或多种，所述Mg的Mg源为Mg单质，所述Li的Li源为惰性Li粉或者LiH、LiF、Li₂CO₃、LiOH和CH₃COOLi中的一种或多种混合物。

3.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述的含金属的氧化硅粉末化学式为SiM_xO_y，其中M为金属元素，0＜x＜1.0，0＜y＜1.5。

4.如权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述SiO₂粉末的粒度为50~500nm，所述Si单质粉的粒度为5-10μm。

5.如权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述SiO₂粉末与Si单质粉末的摩尔比为1:1，所述Li源和/或Mg源的总量与SiO₂粉末、Si单质粉末的总量摩尔比为1:4~20。

6.如权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中球磨过程在惰性氛围保护气中进行，所述保护气为氩气、氮气和氦气中的一种或多种，球磨机的转速为200~500rpm，球磨时间为1~10 h。

7.如权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中高温沉积反应温度为1200~1500℃，反应时间为1~8 h。

8.如权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中融合时间为5~10min，融合转速为2000~5000rpm。

9.如权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中包覆方式为固相熔融包覆、液相包覆和气相包覆中的一种；所述固相熔融包覆、液相包覆的碳源为煤系沥青、石油系沥青、煤焦油和树脂类聚合物中的一种或多种，所述气相包覆的碳源为天然气、甲烷、乙炔、丙烯、苯和甲苯中的一种或多种，所述包覆温度为900~1000℃，包覆时间为4~10 h。