[发明专利]一种锂离子电池负极材料的制备方法及其产品

说明书

本发明提供了一种锂离子电池负极材料的制备方法及其产品，采用Ag的修饰以及碳的包覆，该材料在作为锂离子电池的负极时表现出良好的的电化学性能，以商业化SiO_x粉末、葡萄糖、硝酸银溶液为原料，通过混合搅拌以及烧结等过程得到SiOx/Ag/C复合材料，该复合材料能够有效提高电极材料的循环性能和倍率性能。该制备工艺比较简单，容易操作。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法及其产品。

背景技术

由于锂离子电池(LIBs)具有环保、超强比容量和长寿命等优点，引起了大量科研人员的关注。目前，石墨材料被用作商业锂离子电池的商业负极材料，但其理论比容量低（372 mAhg^-1）限制了电化学性能。随着社会的发展，寻找具有高能量密度的新型负极材料来替代石墨负极是一个紧迫的问题。在新型负极材料中，硅基负极材料具有理论比容量高、自然界储量极其丰富、活性低等优点，具有成为下一代高能量密度锂离子电池负极材料的潜力。与电解质反应中的低锂嵌入电位。

氧化亚硅 (SiO_x,0x2)是一种潜在的锂离子电池负极材料，它具有高容量(2100 mAhg^-1)的超细纳米硅团簇，均匀分散在SiO_x基底中。同时，在嵌入锂的过程中，原位生成的Li₄SiO₄和Li₂O惰性包覆在纳米硅簇中，切断了电解质与Si的接触。由于缓冲体积变化和保护纳米硅团簇电化学活性的双重作用，SiO_x具有良好的循环性能。然而，由于锂化/脱锂过程，SiO_x具有较大的体积膨胀（~200%），这会导致颗粒粉碎并与集电器分离。同时，固体电解质膜（SEI）在充放电过程中反复破裂形成，不断消耗活性Li +，导致库仑效率和电池循环寿命降低。此外，SiO_x具有较差的导电性，这降低了倍率性能。许多方法可用于增强SiO_x的导电性. 碳包覆方法被广泛用于改善导电性能和减轻锂离子电池电极的体积变化。然而，受限于二氧化硅的阻隔作用，SiO_x/C复合材料的电导率的提高并未得到充分发挥，因此本研究有必要进行金属改性。

因为银（Ag）在所有金属中导电性最好，如果Ag与SiO_x复合，可以提高SiO_x的导电性。在我们的调查中，虽然已经在其他材料上探索了金属复合改性，但尚未研究银沉积在SiO_x中的应用。

发明内容

针对现有技术不足，本发明目的在于提供一种锂离子电池负极材料的制备方法。

本发明目的通过以下方案实现：一种锂离子电池负极材料的制备方法，所述锂离子电池负极材料为SiO_x/Ag/C复合材料，该材料采用Ag的修饰以及碳的包覆，作为锂离子电池的负极时表现出良好的的电化学性能，包括以下步骤：

（1）将SiO_x在450rpm下研磨粉碎20小时，得较小尺寸的SiO_x颗粒；

（2）将3g～6g研磨好的SiO_x粉末分散到硝酸银（AgNO₃，10mM）和氢氟酸（HF，2M）的混合水溶液中，以完成沉积反应；SiO_x粉末为加入量为3g～6g 之间任意量，如3 g、4 g、5 g或6 g。

（3）过滤干燥，得到SiO_x/Ag复合材料；

（4）将葡萄糖的乙醇溶液与SiO_x/Ag复合材料在60℃下混合2小时并通过搅拌将水蒸发，得到干燥混合物；

（5）将获得的干燥混合物在Ar气氛中于1000℃下烧结2小时，获得SiO_x/Ag/C复合材料。

本发明中，采用Ag作为修饰金属，通过沉积与SiO_x进行复合。