硅基复合材料及其制备方法、应用和负极极片、电池技术

技术编号：40675593 阅读：27 留言：0更新日期：2024-03-18 19:13

本发明专利技术公开了一种硅基复合材料及其制备方法、应用和负极极片、电池。硅基复合材料由内向外依次包括内核、第一包覆层和第二包覆层；内核包括单质硅，第一包覆层包括钛酸锂，第二包覆层为碳层；其中，第一包覆层的制备方法包括以下步骤：将包含单质硅的内核与含锂源、钛源和表面活性剂的混合物混合后得混合液；对混合液进行溶剂热处理使内核外表面包覆有钛酸锂前驱体；对外表面包覆有钛酸锂前驱体的内核进行煅烧处理，即得。本发明专利技术的硅基复合材料制备得到电池具有优异的倍率性能、首次充放电效率及循环性能以及良好的安全性能。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅基复合材料及其制备方法、应用和负极极片、电池。

技术介绍

1、锂离子电池近年来在便携式电子设备、大规模储能设备、电动汽车等领域得到普遍应用，因其工作电压高、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和无污染等优点。硅负极具有最高的理论比容量(4200mah/g)，但是硅材料在充放电过程中存在严重的体积效应，导致电极材料的粉化和活性物质的脱落，从而影响电极材料的循环性能。虽然硅碳和硅氧复合材料能够在一定程度上解决硅体积膨胀大和首效低的问题，但由于硅基材料的固有缺陷，仍然存在很多问题，如长循环性能不佳、振实密度低或难以产业化等问题。

2、钛酸锂负极材料在锂离子嵌入和脱嵌过程中晶格常数变化极小，是一种零应变材料；其嵌锂电位高(1.55v vs.li/li+)，不易引起金属锂析出；此外钛酸锂的尖晶石结构使其具有三维锂离子传输通道，具有潜在大倍率充放电能力。然而相对于硅基类负极材料，其嵌锂电压平台高和低理论比容量(175mah/g)造成电池能量密度不足，而且作为一种半导体材料，电子导电率低，限制了其作为锂离子电池负极材料方面的应用。

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硅基复合材料，其特征在于，其由内向外依次包括内核、第一包覆层和第二包覆层；所述内核包括单质硅，所述第一包覆层包括钛酸锂，所述第二包覆层为碳层；

2.如权利要求1所述的硅基复合材料，其特征在于，所述内核不包括硅氧化合物；

3.一种如权利要求1或2所述的硅基复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将单质硅材料与含锂源、钛源和表面活性剂的混合物混合后得混合液；对所述混合液进行溶剂热处理，得固体；对所述固体进行煅烧处理，得包括内核和第一包覆层的硅基复合材料中间体；对所述硅基复合材料中间体与碳源混合后进行碳化处理，得硅基复合材料。