[发明专利]一种高首效氧化亚硅基负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高首效氧化亚硅基负极材料，包括部分锂化的氧化亚硅内核和包覆在所述内核表面的纳米银构成的复合颗粒、包覆在所述复合颗粒表面的钛酸锂层和包覆在所述钛酸锂层表面的碳层。本发明还公开了该材料的制备方法。本发明改善了氧化亚硅类材料存在的低导电率和低首效问题，设计和构筑了首效高、体积效应小、高导电性的氧化亚硅基负极材料，具有优越的性能。

技术领域

本发明涉及氧化亚硅复合材料制备技术领域，尤其涉及一种高首效氧化亚硅基负极材料及其制备方法。

背景技术

氧化亚硅可以作为锂离子负极材料，由于其具有高容量而被广泛关注。目前，随着电动汽车的普及，对高能量密度锂离子电池的需求日益增长，氧化亚硅负极材料的使用也随之日益增加。但是氧化亚硅在循环首次嵌锂过程中会形成SEI膜和大量的锂硅酸盐相，这些物质在后续循环过程中是不可逆的，导致在首次嵌锂过程中产生大量不可逆容量，致使其首次库伦效率较低。此外，氧化亚硅负极材料的导电率低导致其倍率性能较差，阻碍了其在大倍率充放电场景的运用。氧化亚硅在循环过程还会产生较大的体积变化(～100％)，导致极片和电芯发生形变，缩短电池的使用寿命。

发明内容

基于背景技术中提出的锂离子电池负极氧化亚硅材料在电化学脱嵌锂过程中具有的较大的体积效应、影响电极材料循环性能、以及该类材料存在的低导电率和低首效的技术问题问题，本发明提出了一种首效高、体积效应小和高导电的氧化亚硅基负极材料及其制备方法。

本发明提出的一种高首效氧化亚硅基负极材料，包括部分锂化的氧化亚硅内核和包覆在所述内核表面的纳米银构成的复合颗粒、包覆在所述复合颗粒表面的钛酸锂层和包覆在所述钛酸锂层表面的碳层。

其中，部分锂化的氧化亚硅内核的组分包括氧化亚硅和锂硅酸盐相。

优选地，所述负极材料中，氧化亚硅内核的平均粒径为1～10μm，纳米银占负极材料总质量的0.05％-1％，钛酸锂占负极材料总质量的0.3％-5％，碳占负极材料总质量的0.5％-3％。

一种所述的高首效氧化亚硅基负极材料的制备方法，包括下述步骤：

S1、在氧化亚硅颗粒表面包覆纳米银，得到颗粒A；

S2、采用溶胶-凝胶法将钛酸锂前驱体包覆在所述颗粒A表面，得到粉体B；

S3、将所述粉体B置于化学气相沉积炉中，在高温下采用化学气相沉积法进行碳包覆，得到高首效氧化亚硅基负极材料。

优选地，S1中，采用化学镀法在氧化亚硅颗粒表面包覆纳米银。其过程包括：先用氯化亚锡溶液敏化氧化亚硅表面，随后加入硝酸银溶液反应进行纳米银的沉积。

优选地，S1中，采用化学镀法在氧化亚硅颗粒表面包覆纳米银的具体步骤包括：将氧化亚硅颗粒加入氯化亚锡溶液中，得到混合液，将所述混合液加热搅拌反应0.5～3h，然后加入硝酸银溶液，继续加热搅拌反应1～3h，反应完毕后过滤、干燥，即得；优选地，S1中，加热搅拌反应的温度为30～50℃，搅拌转速为100～300r/min；优选地，S1中，所述氯化亚锡溶液的浓度为0.1～1mol/L；优选地，S1中，所述硝酸银溶液的浓度为0.1～1mol/L；优选地，S1中，所述混合液的固含量为20％～60％；优选地，S1中，干燥的方法为鼓风干燥或者真空干燥，干燥温度为30～100℃。