[发明专利]一种预锂化氧化亚硅负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种预锂化氧化亚硅负极材料的制备方法，包括：S1、将氧化亚硅粉末加入海藻酸钠溶液中，搅拌均匀，然后加入交联剂溶液搅拌反应，得到水凝胶A；S2、将水凝胶A在惰性气氛下加热，得到硅碳复合材料B；S3、将硅碳复合材料B与预锂溶液混合后搅拌均匀，然后在惰性气氛中喷雾干燥，得到预锂化硅碳复合材料C；S4、将预锂化硅碳复合材料C与锂源混合后，在惰性气氛下煅烧。本发明所制备的预锂化氧化亚硅负极材料具有内部结构均匀且预锂量高，具有循环性能好，首效高的特点，且材料表面致密的高导电碳层可以抑制材料在充放电循环过程中的膨胀和减少副反应提升材料的循环性能，从而兼具高首效和高循环性能的特点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种预锂化氧化亚硅负极材料的制备方法。

背景技术

氧化亚硅作为锂离子负极材料由于具有高容量而得到广泛的关注。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，致使其首次库伦效率较低。因此，氧化亚硅材料作为锂离子电池负极材料一般需要先进行预镁或预锂，提前生成镁硅酸盐或锂硅酸盐，减少首次嵌锂过程中的不可逆容量的产生，提高材料首效。但是，由于镁离子或锂离子在结构稳定的固态氧化亚硅内部扩散能垒较高，需要在镁或锂的浓度较高且温度较高情况下完成，此过程会使氧化亚硅的稳定结构遭遇破坏，导致其循环性能的下降。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种预锂化氧化亚硅负极材料的制备方法，制得的负极材料兼具高首效和高循环性能的特点。

本发明提出的一种预锂化氧化亚硅负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化亚硅粉末加入海藻酸钠溶液中，搅拌均匀，然后加入交联剂溶液搅拌反应，得到水凝胶A；

S2、将所述水凝胶A在惰性气氛下加热至一定温度，得到硅碳复合材料B；

S3、将所述硅碳复合材料B与预锂溶液混合后搅拌均匀，形成混合浆料，然后在惰性气氛中、于一定温度下喷雾干燥，得到预锂化硅碳复合材料C；

S4、将所述预锂化硅碳复合材料C与锂源混合后，在惰性气氛下煅烧，即得。

优选地，S1中，氧化亚硅粉末与海藻酸钠的质量比为(5～10)：1；S1中，海藻酸钠溶液的固含量为0.1％～25％；S1中，交联剂溶液为氯化钙溶液、硝酸钙溶液、硝酸银溶液中的至少一种，交联剂溶液的浓度为0.01mol/L～1mol/L。

优选地，所述交联剂溶液与海藻酸钠溶液的体积比为1：(3-5)。

优选地，S1中，搅拌速度为100r/min～800r/min。

优选地，S1中，将氧化亚硅粉末与海藻酸钠溶液混合后搅拌的搅拌时间为1h～5h。

其中，海藻酸钠溶液的配制方法为常规方法，具体可以是：将海藻酸钠加入去离子水中，以100～800r/min的搅拌速度搅拌形成均一溶液，得到海藻酸钠溶液。

优选地，S2中，加热至400℃～700℃。

优选地，S2中，加热的升温速率为3℃/min～10℃/min。

优选地，S3中，所述混合浆料的固含量为50％～70％。

优选地，S3中，所述预锂溶液是将锂粉溶解在螯合剂溶液中得到，其中螯合剂溶液的浓度为0.1mol/L～1mol/L，螯合剂与锂粉的质量比为(5～25):2。