[发明专利]一种碳包覆氧化亚硅材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种碳包覆氧化亚硅材料的制备方法及应用，方法包括以下步骤：将氧化亚硅放入密闭的带电极的反应炉中，将炉腔抽真空后，注入有机物气体使炉腔内保持低真空状态；在两电极之间通高压电流使有机物气体分解生成碳后沉积在氧化亚硅表面，得到碳包覆氧化亚硅材料；本发明的方法不同于传统的固相包覆和高温气相包覆方法，是通过高压电流使有机物气体分解生成碳对氧化亚硅材料进行碳包覆，得到的碳包覆层薄且均匀，抑制了氧化亚硅材料充放电中的体积膨胀，避免了氧化亚硅材料和电解液的直接接触，从而提高了氧化亚硅材料的首次库伦效率和循环稳定性能，是锂离子电池负极材料的优良选择。

技术领域

本发明涉及氧化亚硅材料技术领域,特别是一种碳包覆氧化亚硅材料的制备方法及应用。

背景技术

动力电动车的续航里程关系着人们需求的变化及未来汽车行业的发展，为了实现动力电池300wh/kg的能量密度，以三元材料替代市场化的磷酸铁锂、钴酸锂作为锂离子电池的正极材料是必然的选择；而以硅碳材料替代石墨负极，成倍的提升电池的能量密度，也是新能源汽车产业发展的必然趋势。

因为硅具有较低的平台电位，超高的理论容量（3800mAh/g，Li₁₅Si₄；4200mAh/g，Li₁₅Si₄，是市场化石墨容量的近10倍），高表面积，高振实密度以及制备简单等优点，所以具有极大的应用前景。

但是，硅材料作为负极材料在充放电过程中会发生巨大的体积变化，致使电池性能急剧的衰减；而氧化亚硅材料具有较高的理论容量和较低的体积膨胀逐渐受到关注。

为提高氧化亚硅材料的首次库伦效率和循环性能，需要对氧化亚硅材料进行表面包覆，最为简单有效的方法为碳包覆，现有技术中最为常见的碳包覆方法为固相包覆和高温气相包覆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的碳包覆氧化亚硅材料的制备方法及应用，相较于传统方法所述制备的主流产品，本方法制备的碳包覆氧化亚硅材料具有基本相同或更好的性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种碳包覆氧化亚硅材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化亚硅放入密闭的带电极的反应炉中，将炉腔抽真空后，注入有机物气体使炉腔内保持低真空状态；

S2、在两电极之间通高压电流使有机物气体分解生成碳后沉积在氧化亚硅表面，得到碳包覆氧化亚硅材料。

优选的，所述S1中将炉腔内真空度抽至1-0.1Pa后通入有机物气体，使炉腔内压力保持在60-1400Pa。

优选的，所述有机物气体为甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、乙炔或丙炔中的一种或几种。

优选的，所述S2中两电极之间加载电压为400-750V。

优选的，所述S2中两电极之间的高压电流为直流电或交流电。

优选的，所述交流电的频率为10-100Hz.

优选的，所述高压电流的电流密度0.5-2.0mA/cm²。

上述的一种碳包覆氧化亚硅材料的制备方法所述制备得到的碳包覆氧化亚硅材料，可以应用于锂离子电池负极材料。

本发明的有益效果如下：本发明的方法不同于传统的固相包覆和高温气相包覆方法，是通过高压电流使有机物气体分解生成碳对氧化亚硅材料进行碳包覆，得到的碳包覆层薄且均匀，抑制了氧化亚硅材料充放电中的体积膨胀，避免了氧化亚硅材料和电解液的直接接触，从而提高了氧化亚硅材料的首次库伦效率和循环稳定性能，是锂离子电池负极材料的优良选择。

附图说明

图1是实施例1制得的碳包覆氧化亚硅材料的SEM图；