改性硅/锗复合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改性硅/锗复合材料及其制备方法和应用，改性硅/锗复合材料的制备方法，包括：将合金化型负极材料、氧化锂和碱土金属硫化物混合，得到第一混合材料，合金化型负极材料为硅或锗，按物质的量份数计，合金化型负极材料、氧化锂和碱土金属硫化物的比为1：(0.2～0.5)：(0.2～0.5)；将第一混合材料和碳材料混合，碳材料为乙炔黑，得到第二混合材料，按质量份数计，第一混合材料和碳材料的比为7：(1～3)；将第二混合材料球磨，得到改性硅/锗复合材料。本发明专利技术的改性硅/锗复合材料中硅/锗颗粒表面形成的碱土金属硫化物/氧化锂惰性基质有利于缓冲硅/锗在电化学反应过程中的体积膨胀，可有效提高循环稳定性，提高电化学性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池负极材料，具体来说涉及一种改性硅/锗复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、目前商用的锂离子电池能量密度难以满足人们对电动汽车和生活中所需的电子设备的电池续航、充电速度等参数要求的提高。针对于负极材料，商用石墨的理论能量密度仅为372ma h g-1。相较于石墨，同族元素硅(si)和(ge)具有较高的理论比容量，分别为4200ma h g-1(每个si可与3.75个li合金化)和1625ma h g-1(每个ge可与4.4个li合金化)。然而硅/锗负极材料面临的主要问题在于循环过程因锂离子的嵌入，硅/锗负极材料会产生巨大的体积膨胀(锗约为370％，硅约为290％)，导致硅/锗颗粒的粉碎，颗粒粗化长大，固体电解质界面(sei)层不断形成，最终导致其循环稳定性大幅衰减。传统解决高能硅/锗负极体积膨胀、颗粒团聚的方法包括特殊微结构、碳包覆、过渡金属氧化物复合等。然而特殊微结构的构建需要较为复杂的制备合成手段；碳包覆中大量碳材料的使用会导致电极材料压实密度较低；过渡金属氧化物的引入会使得负极的充电中值电压升高，从而降低全电池的能量密度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种改性硅/锗复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，按物质的量份数计，所述合金化型负极材料、氧化锂和碱土金属硫化物的比为1：(0.2～0.4)：(0.2～0.4)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述碱土金属硫化物中碱土金属包括Ca、Sr和Ba中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述碳材料在与第一混合材料混合前于60～80℃干燥8～12h。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤3...

【技术特征摘要】

1.一种改性硅/锗复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，按物质的量份数计，所述合金化型负极材料、氧化锂和碱土金属硫化物的比为1：(0.2～0.4)：(0.2～0.4)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述碱土金属硫化物中碱土金属包括ca、sr和ba中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王达健，张媛霞，毛智勇，董辰龙，陈静静，常浩林，何健平，孙铭苒，肖怡璇，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：