[发明专利]一种改性硅氧负极材料前驱体及制备方法

说明书

本发明提供一种改性硅氧负极材料前驱体及制备方法。技术方案为：将氧化亚硅原料与醇溶液混合均匀后，加入改性剂溶液反应，反应后再过滤、干燥得到氧化亚硅改性料。而后将氧化亚硅改性料与锂源和/或镁源混合均匀后加入流化床反应器中，通入惰性气体使得混合物呈流态化反应，再通入有机碳源对氧化亚硅进行气相沉积，即得到改性硅氧负极材料前驱体。通过先将氧化亚硅原料进行表面预处理改性，使得氧化亚硅的分散性更好，更容易达到流化状态。而后进行掺镁和/或掺锂后采用流化床反应器与碳沉积包覆一体化进行，简化制备工艺，降低成本，避免了结块团聚的问题，保证了较高的合格产品获得率。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极领域，尤其涉及一种改性硅氧负极材料前驱体及制备方法。

背景技术

随着最近电子便携设备和电动汽车的发展，其对电池的体积、重量、容量和经济性提出了更高的要求，因此对高能量密度电池有着迫切的需求。目前提高电池能量密度的方式是采用氧化亚硅作为负极材料，其理论容量达到2100mAh/g，远高于目前商业化的高端石墨负极容量；因而氧化亚硅成为最具开发潜力的电池负极材料之一。

包覆技术是一种重要的粉体加工技术。包覆工艺发展至今已有两百多年历史，但是用于锂离子电池负极材料却只有短短二十年，而且，由于日本负极企业以及国内个别负极企业对该项技术的隐性保护，包覆技术直到2015年才开始在国内负极行业普及使用，该项技术现已成为高端负极材料加工的必要手段。在氧化亚硅中进行掺锂或镁能够使得制备得到的负极材料具有较好的电池容量发挥性能。因而掺锂或镁的氧化亚硅以成为高端硅氧负极材料的常见选择。目前，掺锂或镁的高端氧化亚硅包覆多采用回转窑进行气相包覆；然而，氧化亚硅在回转窑中采用气相沉积包覆时的传热和传质效率较差，在短时间容易出现结块团聚的缺点，导致最终的合格产品获得率偏低；这种问题制约了高端氧化亚硅前驱体的高效生产。

发明内容

本发明的目的解决背景技术中所存在的技术问题，提供一种改性硅氧负极材料前驱体及制备方法；以使得高端氧化亚硅负极材料前驱体能够实现高效生产。

本发明采取的技术方案如下：

一种改性硅氧负极材料前驱体的制备方法，包括以下方式：

将氧化亚硅与锂源和/或镁源混合均匀后加入流化床反应器中，并通入惰性气体使得混合物呈流态化反应，然后通入有机碳源对氧化亚硅进行气相沉积，即得到改性硅氧负极材料前驱体。

通过将氧化亚硅进行掺镁和/或掺锂，再采用流化床反应器与碳沉积包覆一体化进行，简化了制备工艺，降低了成本；使得制备的硅氧负极材料前驱体在具有较好的电池容量发挥性能的同时避免了包覆过程中的物质结块团聚的问题，保证了较高的合格产品获得率。相对于回转炉CVD包覆，本发明的能耗更低，收率更高。

作为上述技术方案的优选，所述氧化亚硅在与锂源和/或镁源混合前还包括预处理改性步骤，即将氧化亚硅原料与醇溶液混合均匀后，加入改性剂溶液反应，反应后再过滤、干燥得到氧化亚硅改性料。通过先将氧化亚硅原料进行表面预处理改性，使得氧化亚硅的分散性更好，更容易达到流化状态，为后续采用流化床工艺减少团聚结块提供了保障。

作为上述技术方案的优选，所述氧化亚硅原料的粒度范围为D10≧1.8um，D90≦10.0um。在此种粒度范围的情况下更有利于氧化亚硅的流化，且使得后续制成的负极材料的加工性能更好。

作为上述技术方案的优选，所述醇溶液为异丙醇或乙醇溶液。采用此种醇溶液更利于氧化亚硅与改性剂溶液的混合均匀。

作为上述技术方案的优选，所述改性剂为长链烷基硅烷偶联剂、高级脂肪酸或高级脂肪酸盐中的一种或多种。

作为上述技术方案的优选，所述改性剂为十二烷基三甲氧基(乙氧基)硅烷、十六烷基三甲氧(乙氧基)基硅烷、十八烷基三甲氧基(乙氧基)硅烷、硬脂酸、异硬脂酸、石蜡或者硬脂酸镁中的一种或多种组合。通过优选此类改性剂，更方便实现氧化亚硅的流化，保障氧化亚硅的包覆效果。