一种复合硅基负极材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种复合硅基负极材料、制备方法及其应用。本发明专利技术以石英砂为原料，与碳源混合，在混合过程加入造孔剂、分散剂，在惰性气体下经过高温热处理，冷却至室温后，得到第一前驱体，对第一前驱体粉碎、过筛并除磁，得到复合硅基负极材料。该复合硅基负极材料中碳的含量为≤40wt％；硅的含量为5‑85wt％。本发明专利技术以廉价石英砂和各种碳源为原材料制备复合硅碳负极材料，通过在高温下碳与二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，同时硅与剩余的碳复合生成硅碳负极，通过工艺调节可以产生孔，同时石英砂中的微量元素能有效降低硅和碳反应温度的同时达到元素掺杂的目的，有效节约材料成本和加工成本，同时得到高导电性的硅碳负极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种复合硅基负极材料、制备方法及其应用。

技术介绍

1、随着锂离子电池的迅速发展，人们对电池的能量密度、成本等提出了更高的要求，而硅基负极材料具有高的能量密度、优异的循环性能和环境友好的特点而备受人们关注。

2、硅基负极材料的理论比容量高达4200mah/g，是目前石墨类负极材料的十倍以上,工作电位适宜(＜0.4v，vs.li/li+)，硅基负极不存在析锂隐患，安全性高，储量丰富且成本低廉。能提供多重锂离子脱嵌通道，具有优异的快充性能，是非常具有潜力的下一代锂离子电池负极材料。但硅负极依旧面临着巨大的体积膨胀问题，体积膨胀严重时会造成颗粒粉化，从而导致电子传输间断，以及sei膜破碎和反复生长而消耗电解液，最终造成电池内阻增大、容量快速衰减等现象。此外，巨大的体积变化会导致电极膜的膨胀增大，致使电极膜开裂、粉化，进而从集流体上脱落，最终导致电池失效。近年来，科研人员通过各种工艺抑制硅基负极的膨胀，从而提升电化学性能。然而，依旧存在着成本高、过程复杂、包覆改性不均匀等缺点，从而限制了硅基负极的进一步发展。因此，本专利技术旨在提供一种低本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种以石英砂为原料制备的复合硅基负极材料，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的复合硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极材料中，硅的粒径为纳米级或微米级；硅基负极的元素分布为梯度分布或为分散分布。

3.根据权利要求2所述的复合硅基负极材料，其特征在于，所述复合硅基负极材料包括包覆钝化层和最外层的包覆层，所述钝化层为硅氧化物层和/或金属合金层；钝化层的材质为硅的氧化物、硅碳化合物、硅氧化物、金属元素合金、非金属元素合金中的任意1种及以上组合，所述钝化层的厚度为1nm-20nm；所述包覆层的厚度为1nm-30nm。

4.根据权利要求2所述的复合硅基负...

【技术特征摘要】

1.一种以石英砂为原料制备的复合硅基负极材料，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的复合硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极材料中，硅的粒径为纳米级或微米级；硅基负极的元素分布为梯度分布或为分散分布。

3.根据权利要求2所述的复合硅基负极材料，其特征在于，所述复合硅基负极材料包括包覆钝化层和最外层的包覆层，所述钝化层为硅氧化物层和/或金属合金层；钝化层的材质为硅的氧化物、硅碳化合物、硅氧化物、金属元素合金、非金属元素合金中的任意1种及以上组合，所述钝化层的厚度为1nm-20nm；所述包覆层的厚度为1nm-30nm。

4.根据权利要求2所述的复合硅基负极材料，其特征在于，所述复合硅基负极材料包括包覆层，所述包覆层的厚度为1nm-30nm；所述包覆层为碳，包括裂解碳、石墨烯、导电碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆华，李媛媛，詹晓力，刘子阳，邱文豪，
申请(专利权)人：浙江大学衢州研究院，
类型：发明
国别省市：