具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料及其制备方法，其钛硅碳负极材料由Si/SiO2二次粉体组成的核、包覆在Si/SiO2二次粉体表面的碳元素材料壳层和包覆在碳元素材料壳层表面的钛源材料组成的钛元素材料壳层构成，该钛硅碳负极材料通过对Si/SiO2二次粉体进行包碳处理，再对获得C/Si/SiO2三次颗粒进行钛元素的包覆而制得；这样，该钛硅碳负极材料为核壳石榴结构，使得粉体具有三维锂离子迁移通道，提高了锂离子迁移速率，使其具备快速充放电能力和更低温度区间的应用特性；同时，由于多次颗粒包覆处理，使材料的结构具有较高的稳定性，从而提高锂离子电池的安全特性。

【技术实现步骤摘要】
具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池制备
，具体涉及一种具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料及其制备方法。
技术介绍
随着技术的发展，锂离子电池在电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景，必将对未来人们的生活产生深刻的影响。现有硅碳负极技术中，含硅量5％的硅碳负极膨胀率仍高达62％，比现有纯石墨膨胀率高约30％，硅在完全嵌入锂离子后体积膨胀高达300％，容易造硅负极颗粒的破碎，并且硅负极充电后，容易发生膨胀甚至引起结构破坏，造成电池容量的不可逆损失。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料及其制备方法。本专利技术实施例提供一种具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料，其钛硅碳负极材料由Si/SiO2二次粉体组成的核、包覆在所述Si/SiO2二次粉体表面的碳元素材料壳层和包覆在所述碳元素材料壳层表面的钛源材料组成的钛元素材料壳层构成，所述钛硅碳负极材料中Si：Ti：C的摩尔百分比为1.5～15.0％：0.5～1.0％：84.0～98.0％。上述方案中，所述钛元素材料壳层为TiO2或Li4Ti5O12中至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料，其特征在于：其钛硅碳负极材料由Si/SiO2二次粉体组成的核、包覆在所述Si/SiO2二次粉体表面的碳元素材料壳层和包覆在所述碳元素材料壳层表面的钛源材料组成的钛元素材料壳层构成，所述钛硅碳负极材料中Si：Ti：C的摩尔百分比为1.5～15.0％：0.5～1.0％：84.0～98.0％。

【技术特征摘要】
1.一种具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料，其特征在于：其钛硅碳负极材料由Si/SiO2二次粉体组成的核、包覆在所述Si/SiO2二次粉体表面的碳元素材料壳层和包覆在所述碳元素材料壳层表面的钛源材料组成的钛元素材料壳层构成，所述钛硅碳负极材料中Si：Ti：C的摩尔百分比为1.5～15.0％：0.5～1.0％：84.0～98.0％。2.根据权利要求1所述的具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料，其特征在于，所述钛元素材料壳层为TiO2或Li4Ti5O12中至少一种，所述钛元素材料壳层的厚度为15-25nm。3.一种如权利要求1或2所述的具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，其方法为：采用硅凝胶对纳米硅粉一次粉体进行包覆，获得Si/SiO2二次粉体；向所述Si/SiO2二次粉体中加入碳源材料进行包碳处理，获得C/Si/SiO2三次颗粒；将钛源材料加入所述C/Si/SiO2三次颗粒进行钛元素的包覆，获得钛硅碳负极材料。4.根据权利要求3所述的如权利要求1或2所述的具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述采用硅凝胶对纳米硅粉一次粉体进行包覆，获得Si/SiO2二次粉体，具体为：将所述纳米硅粉一次粉体表面包覆解离剂，将所述硅凝胶与包覆解离剂的所述纳米碳粉一次粉体按质量比1.0：0.5～0.8混合，在50～120℃下反应4～48h，沉淀完全后过滤，获得沉淀Si/SiO2复合粉体；在80～150℃下对所述沉淀Si/SiO2复合粉体进行烘干，然后分选平均粒径为500～800nm的粉体，获得Si/SiO2二次粉体。5.根据权利要求4所述的如权利要求1或2所述的具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述解离剂为pH值为4.0～6.0的硫酸溶液或盐酸溶液，所述硅凝胶采用有机硅或有机硅酸盐制得。6.根据权利要求3-5任意一项所述的如权利要求1或2所述的具有核壳石榴结构的钛硅碳负极材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡惠群，李海军，魏银仓，吴彬杰，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44