[发明专利]锂离子二次电池的氧化硅/碳复合负极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种锂离子二次电池的氧化硅/碳复合负极材料及其制备方法。它是以含有碳源的硅氧化物为原料，采用溶胶凝胶法制备出SiO2、SiO与热解碳组成的干凝胶前驱体，再经过补充加入碳源进行高能球磨混合、高温固相热解碳化并部分还原硅氧化物与球磨粉碎得到最终复合材料产物；其中，氧化硅/碳复合材料中SiO2与SiO的质量比为2-6∶1；热解碳占复合材料总重量的40％-70％。本发明制得的SiO2、SiO与热解碳复合材料容量高、循环寿命长、倍率性能好，应用于锂离子二次电池中，可显著提高其比能量。本发明制作方法设备简单、易于操作、工艺条件易控，适合于规模化生产。

主权项

一种锂离子二次电池的氧化硅/碳复合负极材料，其特征在于它是以含有碳源的硅氧化物为原料，采用溶胶凝胶法制备出SiO2、SiO与热解碳组成的干凝胶前驱体，再经过补充加入碳源进行高能球磨混合、高温固相热解碳化并部分还原硅氧化物与球磨粉碎得到最终复合材料产物；其中，氧化硅/碳复合材料中SiO2与SiO的质量比为2‑6∶1；热解碳占复合材料总重量的40％‑70％；具体制备方法包括的步骤：1)按计量将碳源葡萄糖完全溶解于水中后加入无水乙醇，搅拌均匀后，加入到正硅酸乙酯乙醇溶液中，充分混合后，加入0.1mol/L的盐酸溶液，盐酸溶液的添加量与水的体积比为1‑11∶10；室温下反应6‑20h后，加入0.1mol/L的氨水，直至完全反应，形成稳定的凝胶，室温下陈化1‑3天，在70‑110℃下干燥1‑3天，得到干凝胶前驱体；2)补充加入的碳源与原有碳源以质量比1‑3∶1的关系进行高能干磨混合，其中，球料质量比为5‑30∶1：将上述得到的干凝胶前驱体研磨后，加入葡萄糖以300‑700转/分钟的转速球磨4‑12h，得到前驱体混合物；3)再次，采用高温热解碳化并部分还原硅氧化物干凝胶前驱体：将上述前驱体混合物于550‑950℃下空气或者惰性气氛下焙烧90‑210min；4)球磨粉碎制得最终产物：将上述焙烧产物放在球磨罐中，球料质量比为5‑30∶1以300‑700转/分钟的转速球磨4‑12h。