一种硅复合材料及其制备方法、电池负极和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种硅复合材料，包括：含硅颗粒；复合于所述含硅颗粒表面的氟化锂层。本发明专利技术提供了一种上述技术方案所述的硅复合材料的制备方法，包括：将锂化合物、氟盐和含硅颗粒在溶剂混合，得到硅复合材料；或将含硅颗粒和氟化锂混合后灼烧，得到硅复合材料；或将含硅颗粒、氟盐和锂化合物混合后灼烧，得到硅复合材料。本发明专利技术还提供了一种电池负极和锂离子电池。本发明专利技术提供的硅复合材料通过改性硅表面的性质，复合氟化锂来减少硅表面副反应的发生，提高硅材料的性能，这种硅复合材料能够作为循环性能好的负极材料使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离子电池
，尤其涉及一种硅复合材料及其制备方法、电池负极和锂离子电池。
技术介绍
随着锂电池近三十年的发展和应用，其应用领域不断扩大，在数码和电动车领域都得到了广泛的应用，对于更高的能量密度的锂离子电池有着迫切的需求。因此需要寻找更高能量密度的新型正负极材料，使电池具有更高的锂嵌入量和可逆性，以获得更高能量密度，更高克容量的锂离子电池并满足长寿命的需求。目前，正极材料获得高能量密度的难度较大，应用更高能量密度的负极材料成为业界热点之一。石墨类负极材料具有循环效率好、循环寿命长的特性，已被广泛应用于锂离子电池。但是石墨材料的理论克容量较低，理论容量仅为372mAh/g，已无法满足高能量锂电池的市场需求。因此开发新型高密能容量电极材料成为提高锂电池性能的关键。硅负极材料拥有已知的最高克容量，能够达到4200mAh/g。但是硅材料在嵌锂的过程中体积膨胀达到400％，造成材料结构的破坏，并且在第一次充放电过程中会有电解液在硅表面发生大量副反应生成固体电解质界面膜(SEI)，大量副反应会导致首次不可逆效率降低，且不断的副反应会导致电池容量下降；SEI的产生导致硅负极和电解液之间界面的不稳定，SEI会阻止电解液在硅表面的进一步还原反应，并使得电池性能恶化，导致使用硅做负极活性材料电池的循环稳定性差，而且同时也存在着较大的安全隐患。因此，现有技术需要一种在锂离子电池中的稳定性较好，能够制备得到循环稳定性好的锂离子电池的硅负极材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种硅复合材料及其制备方法、电池负极和锂离子电池，本专利技术提供的硅复合材料稳定性好，制备得到的锂离子电池具有较好的循环稳定性。本专利技术提供了一种硅复合材料，包括：含硅颗粒；复合于所述含硅颗粒表面的氟化锂层。优选的，所述含硅颗粒的粒度为1nm～100μm。优选的，所述氟化锂层的厚度为0.1nm～10μm。优选的，所述含硅颗粒和氟化锂的质量比为(50～99.9):(50～0.1)。本专利技术提供的硅复合材料通过改性硅表面的性质，复合氟化锂来减少硅表面副反应的发生，提高硅材料的性能，这种硅复合材料能够作为循环性能好的负极材料使用。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的硅复合材料的制备方法，包括：将锂化合物、氟盐和含硅颗粒在溶剂中混合，得到硅复合材料。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的硅复合材料的制备方法，包括：将含硅颗粒和氟化锂混合后灼烧，得到硅复合材料。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的硅复合材料的制备方法，包括：将含硅颗粒、氟盐和锂化合物混合后灼烧，得到硅复合材料。优选的，所述锂化合物包括氢氧化锂、碳酸锂、乙酸锂或硫酸锂。本专利技术提供的硅复合材料的制备方法，得到氟化锂包覆硅材料，氟化锂在硅材料表面形成一层不连续的薄层，这样可以减少硅材料的首次不可逆反应，提高首次容量效率，同时得到更稳定的固体电解质界面膜，使硅材料具有更好的容量保持率，提高硅材料的循环性能。此外，本专利技术提供的硅复合材料的制备方法简单、适合批量化生产。本专利技术提供了一种电池负极，包括上述技术方案所述的硅复合材料。本专利技术提供的电池负极采用上述技术方案所述的硅复合材料，这种电极负极具有较好的循环性能。本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极为上述技术方案所述的电池负极。本专利技术提供的锂离子电池，采用上述技术方案所述的电池负极制备得到，这种锂离子电池具有较高的克容量，满足长循环，还可以实现高倍率的充电和放电性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1制备得到的硅复合材料的扫描电镜图片；图2为本专利技术实施例7制备得到的锂离子电池的循环曲线。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术提供了一种硅复合材料，包括：含硅颗粒；复合于所述含硅颗粒表面的氟化锂层。本专利技术提供的硅复合材料包括含硅颗粒。在本专利技术中，所述含硅颗粒可以为硅单质也可以为硅复合材料，如硅-碳复合材料。在本专利技术中，所述含硅颗粒的粒度优选为1nm～100μm，更优选为20nm～80μm，更优选为100nm～60μm，更优选为10μm～40μm，最优选为20μm～30μm。本专利技术对所述含硅颗粒的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得，如可采用阿拉丁公司提供的粒径为20nm的纯硅颗粒。本专利技术提供的硅复合材料包括复合于所述含硅颗粒表面的氧化锂层。在本专利技术中，所述氧化锂层的厚度优选为0.1nm～10μm，更优选为1nm～9μm，更优选为10nm～8μm，更优选为100nm～7μm，更优选为1μm～6μm，最优选为2μm～4μm。在本专利技术中，所述含硅颗粒与氟化锂的质量比优选为(50～99.9):(50～0.1)，更优选为(60～99):(40～1)，更优选为(70～90):(30～10)，最优选为(75～85):(25～15)。本专利技术提供了一种上述技术方案所述硅复合材料的制备方法，包括：将锂化合物、氟盐和含硅颗粒在溶剂中混合，得到硅复合材料。本专利技术优选将含硅颗粒和溶剂混合，得到含硅溶液；向所述含硅溶液中加入锂化合物，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入氟盐溶液，得到硅复合材料。本专利技术优选在超声的条件下向含硅溶液中加入锂化合物。在本专利技术中，所述超声的功率优选为1.5KW～2.5KW，更优选为1.8KW～2.2KW，最优选为2KW。在本专利技术中，所述超声的时间优选为10分钟～20分钟，更优选为12分钟～18分钟，最优选为14分钟～16分钟。本专利技术优选在搅拌的条件下向所述混合溶液中逐滴加入氟盐溶液，得到硅复合材料。在本专利技术中，所述搅拌的方法优选为磁力搅拌。在本专利技术中，所述搅拌的速度优选为1500r/min～2500r/min，更优选为1800r/min～2200r/min，最优选为2000r/min。在本专利技术中，氟盐和锂化合物会发生化学反应生成不溶物氟化锂，氟化锂的细小微粒会沉积在含硅颗粒的表面，化学沉积氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅复合材料，包括：含硅颗粒；复合于所述含硅颗粒表面的氟化锂层。

【技术特征摘要】
1.一种硅复合材料，包括：
含硅颗粒；
复合于所述含硅颗粒表面的氟化锂层。
2.根据权利要求1所述的硅复合材料，其特征在于，所述含硅颗粒的粒
度为1nm～100μm。
3.根据权利要求1所述的硅复合材料，其特征在于，所述氟化锂层的厚
度为0.1nm～10μm。
4.根据权利要求1所述的硅复合材料，其特征在于，所述含硅颗粒和氟
化锂的质量比为(50～99.9):(50～0.1)。
5.一种权利要求1～4中任意一项所述的硅复合材料的制备方法，包括：
将锂化合物、氟盐和含硅颗粒在溶剂混合，得到硅复...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，李超，齐力，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22