一种具有多孔包覆层的硅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CN114695847A(43)申请公布日2022.07.01(21)申请号202011602658.1(22)申请日2020.12.30(71)申请人兰溪致德新能源材料有限公司地址321100浙江省金华市兰溪经济开发区兰江街道城郊西路17号(72)发明人胡盼贺劲鑫陈青华姚林林房冰(74)专利代理机构北京久诚知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11542专利代理师余罡(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/48(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种具有多孔包覆层的硅负极材料及其制备方法(57)摘要本申请提供了一种具有多孔包覆层的硅负极材料，包括硅基材料、导电碳层和快离子导体层，其特征在于，所述导电碳层包覆在所述硅基材料表面，所述快离子导体层包覆在导电碳层表面；所述快离子导体层为多孔结构。多孔快离子导体层的实体位置是锂离子的优良导体并稳定了SEI膜，提高了材料的循环性能；孔隙位置使内层碳层裸露，增加了电子导电性；同时孔隙位置预留了膨胀空间，有利于缓冲硅基内核的膨胀。采用上述负极材料可以制备高能量密度、可快速充放电的锂离子电池。CN114695847ACN114695847A权利要求书1/1页1.一种具有多孔包覆层的硅负极材料，包括硅基材料、导电碳层和快离子导体层，其特征在于，所述导电碳层包覆在所述硅基材料表面，所述快离子导体层包覆在导电碳层表面；所述快离子导体层为多孔结构。2.如权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，以所述硅负极材料的总质量为100%计，所述快离子导体层的质量占比为0.1wt%~10wt%；所述快离子导体层厚度为1~20nm。3.如权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述硅基材料化学通式为SiOx，其中，0＜x＜2；所述硅基材料粒径为D50=1~20μm；所述硅基材料中还包括锂化合物、金属镁盐中的至少一种。4.如权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述快离子导体层的包覆率为10~90%。5.如权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述硅基材料中含有弥散分布的硅微晶，并且由X射线衍射图谱分析，在2θ=28~28.8°范围内归属于Si（111）的衍射峰的半高宽大于2.7°，对应硅微晶尺寸小于3nm。6.如权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述导电碳层的导电碳为硬碳、软碳、炭黑、石墨、碳纤维中的至少一种；所述导电碳层厚度为2300nm。~7.如权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述快离子导体层的快离子导体为任何具有SEI膜功能的材料，包括但不限于氟化锂、磷酸锂、偏磷酸锂、磷酸锂铝、磷酸铝、偏磷酸铝、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锌、LiPON、LLZO、LATP、LLTO、PEO及其衍生物络合锂盐类聚合物电解质、CMC、CMC‑Li、PAA、PAA‑Li、PAN、PAN‑Li、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂中的至少一种。8.一种用于制备权利要求1~7任一项所述的硅负极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）将SiO粉和Si粉按一定比例混合均匀后置于真空炉中，炉内温度保持为90013002~℃、气压保持为05000Pa，蒸发产物冷却成块后进行破碎、筛分，得到SiO粉末；~x（2）将SiO粉末置于化学气相沉积（CVD）炉中，炉内温度保持为6001100℃、气压保持为x~05000Pa，按照所需比例向炉内通入碳源气体，沉积15h，使裂解碳沉积于SiO表面，完成~~x碳包覆，得到SiOx/C复合粉末；（3）将SiO/C复合粉末与一定比例的锂源和/或镁粉混合均匀，在高温炉中加热到500x~1000℃，同时通入氩气进行保护，得到锂掺杂和/或镁掺杂的SiOx/C复合粉末；（4）将步骤（3）得到的复合粉末与快离子导体粉末混合，均匀分散到纯水中，再加入一定比例的发泡剂，得到具有大量微小泡沫的混合溶液，再进行喷雾干燥，粉末干燥过程中气泡破裂形成孔隙，得到多孔快离子导体层包覆的硅负极材料。2CN114695847A说明书1/6页一种具有多孔包覆层的硅负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于电池技术领域，具体涉及一种具有多孔包覆层的硅负极材料及其制备方法。背景技术[0002]随着锂电池越来越广泛应用于便携式电子3C设备、电动汽车、物流、船舶、航空等领域，人们对其高能量密度和高倍率特性的要求也越来越明确。负极材料是决定锂电池特性的关键因素，而硅材料作为具有高比容量的负极材料，近年来成为学者们的研究热潮。目前硅负极材料主要有硅单质、硅碳材料、氧化亚硅材料、硅合金、