一种硅钛基负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硅钛基负极材料及其制备方法和应用，硅钛基负极材料包括：氧化亚硅、钛酸锂和硅酸锂；其中，氧化亚硅、钛酸锂和硅酸锂以纳米尺度均匀复合；钛酸锂的晶粒尺寸为1nm‑100nm；硅酸锂的晶粒尺寸为1nm‑50nm；钛酸锂中的钛元素占硅钛基负极材料质量的0.3％‑20％；硅酸锂中的锂元素占硅钛基负极材料质量的0.3％‑15％；硅钛基负极材料的粒径D50在1μm‑30μm之间；将本发明专利技术的硅钛基负极材料应用于锂二次电池中，可以提高电池的首周库伦效率和循环使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二次电池材料，特别涉及一种硅钛基负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、负极材料是锂离子电池四大关键材料之一，直接影响电池的能量密度、首圈效率、循环寿命等性能，质量约占整个电芯的18％，体积约占22％，成本约占电池的5～15％。商用化的锂电池负极材料主要分为碳基材料、钛酸锂、硅基材料等。其中的硅基材料克容量高，一个硅原子可以结合4.4个锂离子形成li22si5合金，表现出4200mah/g的超高容量，但是在此嵌锂形成合金的过程中，伴随着约300％的体积膨胀。硅基材料商业化路线分为纳米硅碳和氧化亚硅两种。氧化亚硅性能均衡，膨胀率在118％，明显低于硅，故循环性能好；但克容量在1700mah/g(低于纳米硅4200mah/g)，且首周嵌锂时，锂与氧化亚硅中的二氧化硅反应会生成不可逆的锂氧化物，导致锂的损失，首圈充放电效率下降到75％以下。尖晶石结构的钛酸锂li4ti5o12(lto)负极材料，嵌锂后形成岩盐结构态的li7ti5o12，对应的晶胞体积变化仅为0.2％，几乎可以忽略，因此被称之为"零应变"材料。钛酸锂对锂电位为1.55v，不会达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硅钛基负极材料，其特征在于，所述硅钛基负极材料包括：氧化亚硅、钛酸锂和硅酸锂；

2.根据权利要求1所述的硅钛基负极材料，其特征在于，所述钛酸锂为尖晶石结构的Li4Ti5O12；

3.根据权利要求1所述的硅钛基负极材料，其特征在于，所述硅钛基负极材料还包括碳包覆层；所述碳包覆层的质量占所述硅钛基负极材料总质量的百分比为0-20％。

4.一种上述权利要求1-3任一所述的硅钛基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述在减压条件下加热升温具体为：设置压力为1Pa-200Pa，加热...

【技术特征摘要】

1.一种硅钛基负极材料，其特征在于，所述硅钛基负极材料包括：氧化亚硅、钛酸锂和硅酸锂；

2.根据权利要求1所述的硅钛基负极材料，其特征在于，所述钛酸锂为尖晶石结构的li4ti5o12；

3.根据权利要求1所述的硅钛基负极材料，其特征在于，所述硅钛基负极材料还包括碳包覆层；所述碳包覆层的质量占所述硅钛基负极材料总质量的百分比为0-20％。

4.一种上述权利要求1-3任一所述的硅钛基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述在减压条件下加热升温具体为：设置压力为1pa-200pa，加热升温至1100℃-1500℃，保温2小时-10小时。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘柏男，罗飞，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：