[发明专利]一种硅氧复合负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅氧复合负极材料，其特征在于，所述硅氧复合负极材料包括二氧化硅和金属氧化物的复合物、纳米硅和碳材料；

所述二氧化硅和金属氧化物的复合物、纳米硅和碳材料的质量比为(5-9):(0.5-5):(0.1-1.6)。

2.根据权利要求1所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述二氧化硅和金属氧化物的复合物、纳米硅和碳材料的质量比为(6-9):(0.5-3.7):(0.3-1.6)；

优选地，所述二氧化硅和金属氧化物的复合物中二氧化硅和金属氧化物质量比为(4-6):1。

3.根据权利要求1或2所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述二氧化硅和金属氧化物的复合物中金属氧化物包括二氧化钛、氧化铝、氧化锡或氧化锌中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、Super P或乙炔黑中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述纳米硅的平均粒径为50-80nm。

4.一种制备根据权利要求1-3中任一项所述的硅氧复合负极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将正硅酸四乙酯溶液和混合溶剂进行混合，并加入酸溶液，而后滴加弱碱溶液，调节体系的pH，得到二氧化硅溶液；

(2)将金属有机化合物和溶剂进行混合，得到金属有机化合物溶液；

(3)将步骤(1)得到的二氧化硅溶液和步骤(2)得到的金属有机化合物溶液进行混合，老化后得到二氧化硅和金属氧化物的复合物；

(4)将步骤(3)得到的二氧化硅和金属氧化物的复合物、纳米硅和碳材料按照配方量进行混合，得到所述硅氧复合负极材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合溶剂为乙醇和水的混合溶剂；

优选地，所述乙醇和水的体积比为(4-6):(1-3)，优选为4:1；

优选地，步骤(1)中所述酸溶液包括柠檬酸溶液或醋酸溶液，优选为醋酸；

优选地，步骤(1)中所述酸溶液的质量浓度为10-15％，优选为10％；

优选地，步骤(1)中所述弱碱溶液为氨水；

优选地，步骤(1)中所述pH的数值为6.0-8.0，优选为7.0。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述金属有机化合物包括钛酸正丁酯、三乙基铝、乙基甲基锡烷、二甲基锌或磷酸钛铝锂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)中所述溶剂为乙醇和乙酸的混合溶液；

优选地，所述乙醇和乙酸的体积比为(5-10):(1-5)，优选为10:1；

优选地，步骤(2)中所述混合在超声下进行；

优选地，所述超声的时间为2-6h，优选为4h。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述混合在搅拌下进行；

优选地，所述搅拌的速率为1000-2000rpm，优选为1500rpm；

优选地，所述搅拌的时间为2-5h，优选为3h；

优选地，步骤(3)中所述老化的时间为20-30h，优选为24h；

优选地，步骤(3)中所述老化后还包括洗涤和干燥处理。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述混合在球磨下进行；

优选地，所述球磨的转速为300-600rpm，优选为500rpm；

优选地，所述球磨的时间为12-24h，优选为20h。

9.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括负极活性物质和集流体，所述负极活性物质包括根据权利要求1-3中任一项所述的硅氧复合负极材料、导电剂和粘结剂；

优选地，所述负极活性物质中根据权利要求1-3中任一项所述的硅氧复合负极材料、导电剂和粘结剂的质量比为(70-96):(2-15):(2-15)，优选为70:15:15。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜，所述负极片为根据权利要求9所述的负极片。