本发明专利技术提供一种SiO基负极材料及其制备方法，其组成包括重量比为1:(19‑33)的SiO改性材料和石墨；其中，SiO改性材料包括SiO基材和包覆于所述SiO基材外表面的LiPON层。还提供一种负极片及其制备方法，负极片包括铜箔和包覆于所述铜箔上的浆料层；其中，浆料层的浆料的组成包括重量比为(80‑96):1:(0.02‑0.06):(2.5‑5)的SiO基负极材料、导电炭黑、石墨烯和丙烯酸树脂。还提供一种电池及其制备方法，其具有前述负极片。还提供前述SiO基负极材料在电池中的应用。该SiO基负极材料相对于SiO，一方面在充放电过程中的体积膨胀得到了抑制，另一方面导电性得到了增强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池领域，具体涉及sio基负极材料及其负极片、电池及制法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长等优点而被广泛应用于3c和动力电池中。负极对锂离子电池的电化学性能影响较大，目前主流的负极为石墨，但是存在能量密度低等缺陷。硅基负极材料由于能量密度高而越发受到关注。在硅基负极材料中，sio较si有更小的体积膨胀，因此目前先进工艺采用sio作为石墨的添加剂与石墨共同制备负极材料。但是sio的体积膨胀也较为显著(约160％)，较大的体积膨胀会导致活性物质之间、活性物质和集流体之间脱离，反复生成的sei膜会消耗大量的活性锂而使得循环寿命减小，故需要包覆物或者粘结性优异的粘结剂配合其使用以限制其体积膨胀。同时，sio的电导率极低，需要复合导电性优异的材料才能发挥其理论容量高的优势。现有技术若想要同时解决sio体积膨胀显著和导电性差的问题，存在以下难题：一方面需要导电材料与sio基材匹配，同时还需要二者与包覆物材料或者粘结剂材料相匹配，并复合起到抑制sio体积膨胀和提高其导电性的问题；另一方面还需要考虑材料的用量对结果的影响；但是这两方面并不容易实现，现有技术中也没有公开相关的技术。因此，针对目前的负极材料制备工艺，如何同时解决sio体积膨胀显著和导电性差的问题，是一个亟待解决的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的在于提供一种sio基负极材料，该sio基负极材料相对于sio，一方面在充放电过程中的体积膨胀得到了抑制，另一方面导电性得到了增强。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种前述sio基负极材料的制备方法。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种具有前述sio基负极材料的负极片及其制备方法。
4、本专利技术的第四个目的在于提供一种具有前述负极片的电池。
5、本专利技术的第五个目的在于提供一种具有前述电池的车辆。
6、本专利技术的第六个目的在于提供一种前述sio基负极材料或根据前述制备方法制得的sio基负极材料在电池中的应用。
7、为实现本专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：
8、一种sio基负极材料，其组成包括重量比为1:(19-33)的sio改性材料和石墨；其中，
9、所述sio改性材料包括sio基材和包覆于所述sio基材外表面的lipon层。
10、本专利技术中，sio电导率非常低，而lipon电导率较高，在sio基材的外表面包覆lipon层形成的复合材料-sio改性材料相较于未包覆改性的sio基材，电导率会提高，且包覆层也限制了sio基材的体积膨胀，对其体积膨胀起到抑制作用。
11、本专利技术中，sio改性材料和石墨的重量比为1:(19-33)，比如1:20、1:21、1:22、1:23、1:24、1:25、1:26、1:27、1:28、1:29、1:30、1:31和1:32。
12、本领域技术人员理解，lipon层的厚度＞0nm。
13、本专利技术技术人员经研究发现，在sio基材的外表面包覆一层lipon层，能够起到抑制sio体积膨胀的作用，同时lipon的离子电导率高，可以增强sio的导电性，提升复合材料的容量保持率。
14、本专利技术技术人员经研究发现，所述lipon层的厚度能够影响sio改性材料的性能。在一种实施方式中，所述lipon层的厚度为0-5nm，比如0.1nm、0.5nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm和4.5nm。
15、为实现本专利技术的第二个目的，提供一种前述sio基负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
16、(1)将sio基材进行磁控溅射以沉积lipon层，得到sio改性材料；
17、(2)按照质量比将步骤(1)所得sio改性材料与石墨混合配制，得到sio基负极材料。
18、在一种实施方式中，所述步骤(1)中，是将sio基材置于磁控溅射仪中，以li3po4为靶材，在惰性气氛(比如n2)中进行射频磁控溅射，在所述sio基材上沉积lipon层。
19、本领域技术人员理解，将sio基材置于磁控溅射仪中之前，首先要将其放置在一个铝样品架上，然后再带着铝样品架一起将sio基材置于磁控溅射仪中。
20、本领域技术人员理解，磁控溅射仪中内置有搅拌装置，且会不断搅拌sio基材。
21、在一种实施方式中，步骤(1)中，沉积压力为(0.5-3)×10-3毫托，比如1×10-3毫托、1.5×10-3毫托、2×10-3毫托和2.5×10-3毫托；溅射功率为100-200w，比如110w、120w、130w、140w、150w、160w、170w、180w和190w；沉积时间为1-110min，比如5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min和100min。
22、在一种实施方式中，步骤(1)中，靶基距为5-10cm，比如6cm、7cm、8cm和9cm；本底真空度为(1-3)×10-4pa，比如1.5×10-4pa、2×10-4pa和2.5×10-4pa；工作压强为0.2-2mpa，比如0.3mpa、0.4mpa、0.5mpa、0.6mpa、0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa、1.0mpa、1.1mpa、1.2mpa、1.3mpa、1.4mpa、1.5mpa、1.6mpa、1.7mpa、1.8mpa和1.9mpa；n2流量为10-25sccm，比如11sccm、12sccm、13sccm、14sccm、15sccm、16sccm、17sccm、18sccm、19sccm、20sccm、21sccm、22sccm、23sccm和24sccm。
23、在一种实施方式中，所述负极片包括铜箔和涂覆于所述铜箔上的浆料层；其中，
24、所述浆料层的浆料的组成包括重量比为(80-96):1:(0.02-0.06):(2.5-5)的所述sio基负极材料、导电炭黑、石墨烯和丙烯酸树脂。
25、在一种实施方式中，所述丙烯酸树脂的的质量百分数为2-6wt％，比如2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％和5.5wt％。
26、在一种实施方式中，所述浆料层的厚度为250-1000μm，比如250μm、500μm、750μm和1000μm。
27、本专利技术还提供前述负极片的的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
28、(1)按照质量比将所述sio基负极材料、所述导电炭黑、所述石墨烯和所述丙烯酸树脂加入容器中，然后向其中加入水，混合，制得浆料；
29、(2)将步骤(1)所得浆料涂覆于铜箔上，然后将涂覆后的铜箔进行干燥和分切，得到负极片。
30、本领域技术人员理解，步骤(1)中的容器可以为本领域常用的容器，比如烧杯等。
31、在一种实施方式本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种SiO基负极材料，其特征在于，所述SiO基负极材料的组成包括重量比为1:(19-33)的SiO改性材料和石墨；其中，
2.根据权利要求1所述的SiO基负极材料，其特征在于，
3.一种如权利要求1或2所述SiO基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，沉积压力为(0.5-3)×10-3毫托；溅射功率为100-200W；沉积时间为1-110min；
5.一种利用如权利要求1或2所述SiO基负极材料或根据权利要求3或4所述制备方法制得的SiO基负极材料为负极材料制得的负极片。
6.根据权利要求5所述的负极片，其特征在于，所述负极片包括铜箔和涂覆于所述铜箔上的浆料层；其中，
7.一种如权利要求6所述负极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
8.一种具有如权利要求5或6所述负极片或根据权利要求7所述制备方法制得的负极片的电池。
9.一种具有如权利要求8所述电池的车辆。
10.如权利要求1或2所述SiO基负极材料或根据权利要求3或4所述制备方法制得的SiO基负极材料在电池中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种sio基负极材料，其特征在于，所述sio基负极材料的组成包括重量比为1:(19-33)的sio改性材料和石墨；其中，
2.根据权利要求1所述的sio基负极材料，其特征在于，
3.一种如权利要求1或2所述sio基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，沉积压力为(0.5-3)×10-3毫托；溅射功率为100-200w；沉积时间为1-110min；
5.一种利用如权利要求1或2所述sio基负极材料或根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯言华，
申请(专利权)人：北京车和家汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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