改性硅氧负极材料及其制备方法、负极片技术

本发明专利技术揭示了一种改性硅氧负极材料及其制备方法、负极片，其中，改性硅氧负极材料包括SiO

【技术实现步骤摘要】
改性硅氧负极材料及其制备方法、负极片


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体地，涉及一种改性硅氧负极材料及其制备方法、负极片。

技术介绍

[0002]随着国家对新能源行业的逐步重视，消费者对智能电网和电动汽车的需求正在持续增长，锂离子电池作为目前最具应用前景的电化学储能设备受到广泛的关注。负极材料是电池中的重要组成部分，是提升电池性能的重要材料之一，目前商业化应用最为广泛和成功的锂离子二次电池负极材料是石墨，但基于嵌锂机制的石墨基负极材料已经接近理论容量极限(372mAh/g)，因此，需要具有新型储锂机制的负极材料来实现更高的能量密度。相较于目前广泛使用的石墨类负极材料，硅基负极材料的理论容量高达4200mAh/g，且储量丰富，具有较低的嵌锂电位，因而硅基负极材料被认为是最有前途的下一代负极材料。
[0003]虽然硅基材料理论容量高，但由于其存在膨胀/收缩过大，界面不稳定，电化学可逆性较差等缺点，阻碍了硅基负极材料的商业应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种改性硅氧负极材料及其制备方法、负极片。
[0005]本专利技术公开的一种改性硅氧负极材料包括SiO
x
、Ti5Si3以及TiO2，其中SiO
x
为基体，Ti5Si3包覆在SiO
x
表面，TiO2包覆在Ti5Si3表面。
[0006]根据本专利技术一实施方式，改性硅氧负极材料还包括C，C包覆在TiO2表面。
[0007]一种改性硅氧负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]获得SiO
x
颗粒；
[0009]将上述SiO
x
颗粒加入到含有C
16
H
36
O4Ti的乙醇溶液中，搅拌均匀后过滤，真空干燥，煅烧，制得TiO2/SiO
x
颗粒；
[0010]将上述TiO2/SiO
x
颗粒与酚醛类树脂混合，煅烧，制得C/TiO2/SiO
x
预制硅氧负极材料；
[0011]将上述预制硅氧负极材料与Mg粉末混合，加热，酸洗，干燥，制得C/TiO2/Ti5Si3/SiO
x
改性硅氧负极材料。
[0012]根据本专利技术一实施方式，加热包括在充满惰性气体的密封环境中煅烧，降温；
[0013]酸洗包括在稀盐酸中洗涤。
[0014]根据本专利技术一实施方式，将上述SiO
x
颗粒加入到含有C
16
H
36
O4Ti的乙醇溶液中，搅拌均匀后过滤，真空干燥，煅烧，制得TiO2/SiO
x
颗粒；包括以下子步骤：
[0015]将SiO
x
颗粒加入含有C
16
H
36
O4Ti的乙醇溶液中，搅拌均匀；
[0016]将上述溶液进行真空过滤，真空干燥；
[0017]在充满非氧化性气体的管式炉中煅烧后，降温；
[0018]制得TiO2/SiO
x
颗粒。
[0019]根据本专利技术一实施方式，TiO2/SiO
x
颗粒中，SiO
x
与TiO2的质量比为1：(0.01
‑
0.1)。
[0020]根据本专利技术一实施方式，将上述TiO2/SiO
x
颗粒与酚醛类树脂混合，煅烧，制得C/TiO2/SiO
x
预制硅氧负极材料，包括以下子步骤：
[0021]将上述TiO2/SiO
x
颗粒与酚醛类树脂混合；
[0022]在充满非氧化性气体的管式炉中煅烧，降温；
[0023]制得C/TiO2/SiO
x
预制硅氧负极材料。
[0024]根据本专利技术一实施方式，预制硅氧负极材料与Mg粉末的质量比为1：(0.005
‑
0.05)。
[0025]一种锂电池，包括上述的改性硅氧负极材料。
[0026]本申请的有益效果在于：采用TiO2和Ti5Si3包覆在硅基负极上，刚性的TiO2、Ti5Si3纳米包覆层提高了包覆层的机械强度，缓解了硅基负极材料在充放电过程中因体积变化引起的应力，从而有效抑制硅基材料的体积膨胀，维持循环过程中硅基材料的结构稳定，维持良好的界面稳定性，从而提高材料的循环稳定性。
附图说明
[0027]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0028]图1为实施例中改性硅氧负极材料的制备流程图；
[0029]图2为锂电池充放电循环容量保持折线图；
[0030]图3为锂电池充放电循环膨胀率折线图。
具体实施方式
[0031]以下将以图式揭露本专利技术的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
[0032]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后
……
仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0033]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本专利技术，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0034]实施例一
[0035]本实施例中的改性硅氧负极材料包括SiO
x
、Ti5Si3以及TiO2，其中SiO
x
为基体，Ti5Si3包覆在SiO
x
表面，TiO包覆在Ti5Si3表面。
[0036]改性硅氧负极材料还包括C，C包覆在TiO2外，即本改性硅氧负极材料C/TiO2/Ti5Si3/SiO
x
改性硅氧负极材料，其为核壳结构，中心位置的核为SiO
x
。
[0037]采用C、TiO2、Ti5Si3多种功能材料包覆在硅基负极上，刚性的TiO2、Ti5Si3纳米包覆层提高了包覆层的机械强度，缓解了硅基负极材料在充放电过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性硅氧负极材料，其特征在于，包括SiO
x
、Ti5Si3以及TiO2，其中所述SiO
x
为基体，所述Ti5Si3包覆在所述SiO
x
表面，所述TiO2包覆在所述Ti5Si3表面。2.根据权利要求1所述的改性硅氧负极材料，其特征在于，其还包括C，所述C包覆在所述TiO2表面。3.一种权利要求2所述的改性硅氧负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：获得SiO
x
颗粒；将上述SiO
x
颗粒加入到含有C
16
H
36
O4Ti的乙醇溶液中，搅拌均匀后过滤，真空干燥，煅烧，制得TiO2/SiO
x
颗粒；将上述TiO2/SiO
x
颗粒与酚醛类树脂混合，煅烧，制得C/TiO2/SiO
x
预制硅氧负极材料；将上述预制硅氧负极材料与Mg粉末混合，加热，酸洗，干燥，制得C/TiO2/Ti5Si3/SiO
x
改性硅氧负极材料。4.根据权利要求3所述的改性硅氧负极材料的制备方法，其特征在于，所述加热包括在充满惰性气体的密封环境中煅烧，降温；所述酸洗包括在稀盐酸中洗涤。5.根据权利要求3所述的改性硅氧负极材料的制备方法，其特征在于，获得SiO
x
颗粒，包括以下子步骤：将SiO
x
与羟丙基纤维素溶液混合，搅拌，制得SiO
x
、羟丙基纤维素混合溶液；将上述SiO
x
、羟丙基纤维素混合溶液干燥；获得SiO
x

【专利技术属性】
技术研发人员：王震，颜世银，文豪，陈杰，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：