一种硅氧复合材料、其制备方法和在电池中的应用技术

本发明专利技术涉及一种硅氧复合材料、其制备方法和在电池中的应用。所述硅氧复合材料包括硅氧材料、碳包覆层和碳纳米管；所述碳包覆层设置于所述硅氧材料的表面，所述碳纳米管的一端插入碳包覆层内与硅氧材料接触。本发明专利技术所述硅氧复合材料中碳包覆层和碳纳米管的存在，可有效提升硅氧材料的离子电导率和电子电导率，增加硅氧材料的动力学性能和循环性能；同时，本发明专利技术中碳纳米管的结构设置(碳纳米管的一端插入碳包覆层内与硅氧材料接触)，使得碳纳米管不仅在硅氧复合材料中分布均匀，而且与硅氧材料接触，进一步提升了复合材料的电导率和电化学性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅氧复合材料、其制备方法和在电池中的应用


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种硅氧复合材料、其制备方法和在电池中的应用。

技术介绍

[0002]锂电池的四大主材为：正极、负极、隔膜和电解液，负极材料的离子电导率和电子电导率对锂电池的功率密度具有重要影响。硅氧材料具有约2500mAh/g的理论克容量已经成功应用在锂离子电池的负极材料中，但是硅材料为半导体，离子电导率和电子电导率都差于石墨材料，因此硅氧材料的动力学性能差于石墨。
[0003]现有技术中为了提升硅氧材料的离子电导率和电子电导率，常用的方法是在硅氧材料表面进行碳包覆，如CN109273680A，然而较高的克容量导致硅氧材料在嵌锂过程中会嵌入更多的锂离子，所以硅氧材料在嵌锂过程中的膨胀达到约180％，硅氧材料在循环过程中会导致负极材料粉化，碳包覆层的硅氧为点接触传导锂离子和电子，材料粉化导致负极导电网络的破坏，进一步负极极化增加导致循环性能变差。
[0004]同时，为了提升硅氧材料的动力学性能和循环性能，现有技术常会在硅氧材料中加入碳纳米管，如CN10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅氧复合材料，其特征在于，所述硅氧复合材料包括硅氧材料、碳包覆层和碳纳米管；所述碳包覆层设置于所述硅氧材料的表面；所述碳纳米管的一端插入碳包覆层内与硅氧材料接触，另一端处于游离状态。2.如权利要求1所述的硅氧复合材料，其特征在于，所述碳包覆层和碳纳米管为：以碳源气体为原料，通过化学气相沉积法结合模板法同时生长得到；优选地，所述硅氧材料为SiO；优选地，所述硅氧材料的平均粒径为5～6μm；优选地，所述硅氧复合材料中，碳纳米管呈冠状分布；优选地，所述碳纳米管的长径比为2500～3500。3.如权利要求1或2所述的硅氧复合材料，其特征在于，所述硅氧复合材料中还包括掺杂元素，优选掺杂元素在硅氧材料中；优选地，所述掺杂元素为镁元素和/或锂元素；优选地，所述硅氧复合材料中，硅氧材料的含量为≥85wt％；优选地，所述硅氧复合材料中，碳包覆层的含量为3～5wt％；优选地，所述硅氧复合材料中，碳纳米管的含量为0.5～1wt％；优选地，所述硅氧复合材料中，掺杂元素的含量为5～10wt％。4.一种如权利要求1
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3之一所述硅氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：对硅氧材料模板进行化学气相沉积；所述硅氧材料模板的形貌为：颗粒表面穿插n个管道状结构，所述n≥1，得到硅氧复合材料。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硅氧材料模板的制备过程包括：射频放电对硅片进行刻蚀，得到所需硅氧材料模板；优选地，所述刻蚀的射频功率为100～300W；优选地，所述刻蚀的反应气体为六氟化硫；优选地，所述反应气体的流量为60～100sccm；优选地，所述刻蚀时的绝对压力不超过20Pa；优选地，所述刻蚀的时间为8～12min。6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述化学气相沉积之前还包括预热；优选地，所述预热包括：将硅氧材料模板放入管式炉中，管式炉中通保护性气体和氢气，进行加热；优选地，所述预热还包括添加掺杂元素源的步骤：按配方量将硅氧材料模板和掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴大钊，林文佳，曾汉民，何巍，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：