The invention relates to a lithium-supplemented porous silicon monoxide anode material for lithium-ion batteries and a preparation method thereof, belonging to the technical field of preparation of lithium-ion battery materials. The preparation process is as follows: the lithium-supplemented porous silicon monoxide anode material presents a core-shell structure, the core is porous silicon monoxide, and the shell is nitrogen-doped carbon material. The thickness of the shell is 50-500 nm. The invention uniformly deposits a carbon layer on the surface of porous silicon monoxide, thereby avoiding the direct contact between porous silicon monoxide and electrolyte, reducing the probability of side reaction and improving its conductivity. At the same time, the conductivity of the coating can be further improved by using nitrogen-doped carbon material, thereby improving the ratio performance of lithium-filled porous silicon-carbon composite.
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池所用补锂多孔一氧化硅负极材料及其制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池所用补锂多孔一氧化硅负极材料及其制备方法,属于锂离子电池材料制备
技术介绍
随着市场对锂离子电池能量密度要求的提高,要求锂离子电池所用负极材料具有高的比容量及其循环性能,目前锂电池常用的负极主要是石墨类材料,其理论容量只有372mAh/g,远远满足不了300WH/g高比能量密度锂离子电池对负极的需求。硅材料(纳米硅、硅氧化合物)作为一种储量丰富,来源广泛,是一种理想的锂电池负极材料,但是硅作为负极材料也有一些缺点:膨胀率高、导电率差及其吸液能力偏差,造成其循环性能及其倍率性能偏差影响其使用。而解决以上问题最常用的方法之一是将硅多孔化,形成多孔硅或多孔硅金属合金,不仅可以缓解储锂过程中的体积膨胀,而且多孔硅中分散的金属可以增强其导电性,提高其倍率性,同时再进行硅基材料预锂化提高其材料的首次效率,最终提高其硅碳复合材料的循环性能及其能量密度;比如专利(申请号:201711008723.6)公开了一种锂电池负极材料纳米多孔硅的制备方法,其主要通过真空热处理制备出多孔纳米硅材料,以提高材料的比能量和循环性能,但是采用纳米硅存在首次效率低及其导电率差影响其倍率性能及其材料的首次效率发挥;专利(申请号:201310007838.9)公开了一种锂离子电池一氧化硅/碳复合负极材料的制备方法,其制备方法为以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法和常压干燥工艺制备具有干凝胶或气凝胶结构的多孔一氧化硅,对多孔一氧化硅进行球磨处理,并通过碳包覆和热处理,制备出纳米一氧化硅/碳复合负极材料,其 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池所用补锂多孔一氧化硅负极材料的制备方法,其特征在于:补锂多孔一氧化硅负极材料呈现核壳结构,内核为多孔一氧化硅,外壳为掺氮碳材料,其外壳的厚度50~500nm;其制备过程为:将一氧化硅和纳米金属添加到球磨机中,磨球直径1~6mm,球料比为7~10:1,球磨转速500~600转/min,球磨12~48h,得到一氧化硅合金材料A;之后将一氧化硅合金材料A置于真空热处理炉中,真空度保持在0.01~10Pa之间,然后加热,温度保持在600~1600℃之间,并保温0.1~10h,得到多孔一氧化硅材料B;将多孔一氧化硅材料B自然降温到600~800℃,之后通入碳源气体和氮源气体,并在600~800℃温度下保持1~6h,之后自然降温到室温得到多孔一氧化硅复合材料C;将多孔一氧化硅复合材料C与惰性锂粉混合,添加到球磨机中,在惰性气氛下球磨1~12h,得到补锂多孔一氧化硅复合材料D,即补锂多孔一氧化硅负极材料。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池所用补锂多孔一氧化硅负极材料的制备方法,其特征在于:补锂多孔一氧化硅负极材料呈现核壳结构,内核为多孔一氧化硅,外壳为掺氮碳材料,其外壳的厚度50~500nm;其制备过程为:将一氧化硅和纳米金属添加到球磨机中,磨球直径1~6mm,球料比为7~10:1,球磨转速500~600转/min,球磨12~48h,得到一氧化硅合金材料A;之后将一氧化硅合金材料A置于真空热处理炉中,真空度保持在0.01~10Pa之间,然后加热,温度保持在600~1600℃之间,并保温0.1~10h,得到多孔一氧化硅材料B;将多孔一氧化硅材料B自然降温到600~800℃,之后通入碳源气体和氮源气体,并在600~800℃温度下保持1~6h,之后自然降温到室温得到多孔一氧化硅复合材料C;将多孔一氧化硅复合材料C与惰性锂粉混合,添加到球磨机中,在惰性气氛下球磨1~12h,得到补锂多孔一氧化硅复合材料D,即补锂多孔一氧化硅负极材料。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池所用补锂多孔一氧化硅负极材料的制备方法,其特征在于:所述的纳米金属为铝、铁、金、镍、锌、铬、铋、钡、钙、硒、镁或锑中的一种或其中几种的混合物...
【专利技术属性】
技术研发人员:马春响,王圆方,代建国,平国政,乔乔,李延立,
申请(专利权)人:成都爱敏特新能源技术有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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