一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115995541A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202310117912.6H01M4/587(2010.01)(22)申请日2023.02.15H01M4/62(2006.01)(71)申请人河北坤天新能源股份有限公司地址050000河北省石家庄市元氏县苏阳乡坤天大道8号(72)发明人宋志涛陈佐川孙洪刚胡志林陈飞(74)专利代理机构石家庄领皓专利代理有限公司13130专利代理师林安(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M10/0525(2010.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/48(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及锂离子电池电极材料技术领域，提出了一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料及其制备方法，所述复合负极材料具有核壳结构，所述核壳结构的内核包括纳米硅/金属氧化物复合体，外壳包括硬碳；所述复合负极材料中外壳的质量为复合负极材料质量的10‑50％。通过上述技术方案，解决了现有技术中的硅碳与硬碳复合材料作为电池负极时，电池的循环性能差的问题。CN115995541ACN115995541A权利要求书1/1页1.一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料具有核壳结构，所述核壳结构的内核包括纳米硅/金属氧化物复合体，外壳包括硬碳；所述复合负极材料中外壳的质量为复合负极材料质量的10‑50％。2.根据权利要求1所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将纳米硅、金属盐混合后碳化，得到纳米硅/金属氧化物复合材料；S2、向有机溶剂中加入硬碳前驱体和纳米硅/金属氧化物复合材料混合后，得到混合物；S3、通入氧化性气体后，碳化得到硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料。3.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S1中金属盐包括三(2‑甲基丙基)铝、三异丁基铝、氧化硼酸铝、三异丙氧基氯化钛、羰基钛、柠檬酸铁铵、碳酸二羟基二氧二锆中的一种。4.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S1中纳米硅与金属盐的质量比为100:1‑10。5.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S2中纳米硅/金属氧化物复合材料、硬碳前驱体和有机溶剂的质量比为100:50‑100:500‑2000。6.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S2中有机溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、正丁醇、N‑甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种；硬碳前驱体包括葡萄糖、蔗糖、木质素、淀粉、纤维素中的一种。7.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S3中氧化性气体包括氟气、氯气中的一种。8.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S3中氧化性气体的气流速率为1‑10mL/min，通入时间为30‑120min。9.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S3中通入氧化性气体后，过滤，再进行碳化得到硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料。10.根据权利要求2所述的一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述S3中碳化的温度为600‑1000℃，时间为1‑6h。2CN115995541A说明书1/6页一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池电极材料技术领域，具体的，涉及一种硬碳包覆纳米硅氧化物复合负极材料及其制备方法。背景技术[0002]硅碳材料以其能量密度高(1200‑2000mAh/g)，材料来源广泛等优点成为高能量密度电池首选负极材料，但是其体积膨胀大(300％)、低温性能偏差等限制其广泛应用。而硬碳材料以其零膨胀、低温性能优异，循环性能优异等优点而应用于48V/HEV等高倍率电池领域，但是其比容量(300mAh/g)和压实密度(1.0g/cm3)较低，仅可以在特定领域使用。如果将硅碳材料与硬碳复合，不但可以降低膨胀、改善低温，而且可以提升能量密度。如专利申请号202210704738.0公开了硬碳稳定锂硅合金负极及电池，其主要通过向LiSi合金负极中引入硬碳，形成一个均匀且几乎无应力集中的连续体，富锂相Li15Si4、LiC6编织成的三维导锂导电网络可以有效增大电极的活性面积，优化电极的动力学性能，