长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法。它包括如下步骤：掺杂、破碎、包覆、催化裂解、破碎分级、除杂，最后获得成品。本发明专利技术首先通过掺杂提高氧化亚硅(SiO)本体的导电性能，促进快速充放电。再通过化学液气相沉积(CLVD)的方法在掺杂SiO表面快速包覆一层致密的热解碳。通过催化CLVD的方法在热解碳外层原位快速生成碳纳米管(CNT)。通过本发明专利技术获得的SiO/C复合负极材料，与现有技术相比，碳包覆时间短，稳定性好，循环寿命长，能满足锂离子储能和动力电池的使用要求并有望代替传统的石墨负极材料得到大规模产业化应用。

Preparation of long cycle silicon dioxide / carbon composite anode materials

【技术实现步骤摘要】
长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池负极材料制备领域，具体涉及一种高首效硅碳复合负极材料的制备方法。
技术介绍
氧化亚硅复合材料由于存在氧元素作为脱嵌锂过程中的体积缓冲剂，相比纯硅碳复合负极材料展现出更优的体积效应和循环性能，成为目前最有可能得到大规模应用的高容量负极材料。但氧化亚硅的导电性较差，且依然存在远大于传统石墨负极材料的体积效应。使负极活性物质在脱嵌锂过程中粉化，SEI膜重复生成，不可逆容量增加，降低了锂离子电池的首次库伦效率。所以，如何在硅碳负极表面形成一层稳定的SEI膜变得尤为重要。为了抑制硅在脱嵌锂过程中的体积膨胀，现有方法大多是采用在硅基材料表面包覆一层碳层。但这种硬性核壳结构，脆性较大，表面碳层会在膨胀收缩时破裂，导致硅碳复合负极材料首效降低，循环寿命变短。目前，在掺杂型氧化亚硅基负极材料表面同时包覆碳层并原位生成CNT的研究尚无大量报道。现有文献和专利中，提高硅碳复合负极材料首次库伦效率的方法主要是P掺杂、碳包覆等手段。专利CN108172775A公开了一种锂离子电池用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，掺杂：对SiO粉末进行掺杂；/nS2，破碎：将掺杂后的SiO破碎；/nS3，CLVD：应用CLVD法在掺杂SiO表面包覆一层热解碳，干燥后得到热解碳包覆的掺杂SiO粉末；/nS4，催化CLVD：将S3得到的复合粉末应用CLVD法经催化剂催化裂解在热解碳外表面原位生成CNT，干燥后得到CNT与热解碳复合包覆的掺杂SiO粉末；/nS5，破碎分级；/nS6，除杂；/n优选地，S1中所述SiO粉末的中值粒径D50为0.1～100μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，掺杂：对SiO粉末进行掺杂；
S2，破碎：将掺杂后的SiO破碎；
S3，CLVD：应用CLVD法在掺杂SiO表面包覆一层热解碳，干燥后得到热解碳包覆的掺杂SiO粉末；
S4，催化CLVD：将S3得到的复合粉末应用CLVD法经催化剂催化裂解在热解碳外表面原位生成CNT，干燥后得到CNT与热解碳复合包覆的掺杂SiO粉末；
S5，破碎分级；
S6，除杂；
优选地，S1中所述SiO粉末的中值粒径D50为0.1～100μm。


2.如权利要求1所述的一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法，所述S1具体步骤为将SiO粉末均匀分布到无机酸溶液中，干燥后高温烧结，完成掺杂；优选地，S1中所述无机酸选自硼酸、硝酸、磷酸中的一种或一种以上混合物；优选地，S1中所述无机酸的浓度为0.1～10mol/L。


3.如权利要求1所述的一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法，S1、S3和S4中所述干燥方法为喷雾干燥、离心干燥、微波干燥或真空干燥；
和/或
S1中所述掺杂为B掺杂、N掺杂或P掺杂；
和/或
S2中所述破碎方法为球磨或气流磨。


4.如权利要求2所述的一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法，S1中所述高温烧结的温度为500～1000℃，烧结时间为1～1000min。


5.如权利要求1所述的一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法，其中，S3的具体步骤为：将破碎后的掺杂SiO浸泡在液态碳源中，加热产生高温，在惰性气体保护下使液态碳源在掺杂SiO表面裂解,在掺杂SiO表面包覆一层热解碳，干燥后得到热解碳包覆的掺杂SiO粉末；
和/或
S4的具体步骤为：将S3得到的复合粉末与催化剂均匀混合后浸泡在液态碳源中，加热产生高温，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈青华，胡盼，刘江平，房冰，肖旦，汤志龙，
申请(专利权)人：兰溪致德新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33