硅氧负极材料及其制备方法技术

本申请涉及电池负极材料技术领域，提供了一种硅氧负极材料、锂离子电池。所述硅氧负极材料具有核壳结构，包括内核，包覆于所述内核表面的中间层，以及包覆于所述中间层表面的外壳层；其中，所述内核的材料包括非晶质硅氧化物和硅微晶，且沿着内核中心到内核表层的方向，所述硅微晶的尺寸呈梯度增加；所述中间层的材料为碳化硅；所述外壳层包括碳层。具有该特征的负极内核材料，可以通过分布在非晶质硅氧化物主体材料中、且尺寸渐变的硅微晶，引导嵌锂过程中产生的巨大体积膨胀应力向外释放，从而抑制硅基负极材料体积膨胀，降低由此导致的不可逆容量增加，从而有效提高硅基负极材料的循环寿命。的循环寿命。的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
硅氧负极材料及其制备方法


[0001]本申请属于电池负极材料
，尤其涉及一种硅氧负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池是新一代最具竞争力的电池，被称为“绿色环保能源”，是解决当代环境污染问题和能源问题的首选技术。近年来，在高能电池领域中10锂离子二次电池已取得了巨大成功，但消费者仍然期望综合性能更高的电池面世，而这取决于对新的电极材料和电解质体系的研究和开发。
[0003]负极材料氧化亚硅理论可逆容量达到2007mAh/g，其循环性能优异，是提高能量密度的关键负极材料。然而，普通氧化亚硅在反复嵌脱锂离子过程中，伴随剧烈的体积膨胀和收缩，晶体结构容易奔溃，颗粒破碎后不可逆物质增多，导致可逆容量不断降低，电池循环性能恶化。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种硅氧负极材料及其制备方法，以及一种锂离子电池，旨在解决现有的负极材料氧化亚硅在嵌脱锂过程中体积膨胀和收缩，导致可逆容量不断降低，电池循环性能恶化的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅氧负极材料，其特征在于，所述硅氧负极材料具有核壳结构，包括内核，包覆于所述内核表面的中间层，以及包覆于所述中间层表面的外壳层；其中，所述内核的材料包括非晶质硅氧化物和硅微晶，且沿着内核中心到内核表层的方向，所述硅微晶的尺寸呈梯度增加；所述中间层的材料为碳化硅；所述外壳层包括碳层。2.如权利要求1所述的硅氧负极材料，其特征在于，将所述内核表层的硅微晶的颗粒尺寸命名为D
out
，将所述内核从所述表层起深度500nm处的硅微晶的颗粒尺寸命名为D
in
，D
out
和D
in
满足：0≤D
in
/D
out
＜1。3.如权利要求1所述的硅氧负极材料，其特征在于，所述内核的尺寸为：0.5um≤D50≤20um，D10/D50≥0.3，D90/D50≤2；和/或所述硅微晶的尺寸为1
‑
10nm；和/或所述非晶质硅氧化物为SiO
x
，且1≤x≤1.3。4.如权利要求1所述的硅氧负极材料，其特征在于，所述中间层的厚度为0.5
‑
3nm；和/或所述外壳层的厚度为1
‑
50nm。5.如权利要求1至4任一项所述的硅氧负极材料，其特征在于，所述硅氧负极材料的BET比表面积为1
‑
10m2/g。6.一种硅氧负极材料的制备方法，其特征在于，包括：以氧化亚硅和碳源为原料，在动态保温条件下制得具有内核、中间层和外壳层的核壳结构，其中，所述中间层包覆于所述内核的表面，所述外壳层包覆于所述中间层的表面，所述内核的材料包括非晶质硅氧化物和硅微晶，且沿着内核中心到内核表层的方向，所述硅微晶的尺寸呈梯度增加；所述中间层的材料为碳化硅。7.如权利要求6所述的硅氧负极材料的制备方法，其特征在于，所述以氧化亚硅和碳源为原料，在动态保温条件下制得具有内核、中间层和外壳层的核壳结构，包括：在惰性气氛下，将氧化亚硅在温度为700
‑
1300℃的条件下动态保温，并通入碳源，制得所述核壳结构；或在惰性气氛下，将氧化亚硅在温度为700
‑
1300℃的条件下动态保温，得到内核；通入碳源继续反应，在所述内核的表面制得所述中间层和外壳层，得到所述核壳结构；或在惰性气氛下，在温度为700
‑
1000℃下的条件下将氧化亚硅和碳源加热，在所述氧化亚硅的表面制备外壳层；然后升温至1000
‑
1300℃动态...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟泽钦，万远鑫，孔令涌，任望保，朱成奔，张於财，钟文，
申请(专利权)人：佛山市德方纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：