[发明专利]一种锂离子电池用多元硅氧负极材料及其制备方法

说明书

一种锂离子电池用多元硅氧负极材料及其制备方法，涉及新材料技术领域，本发明中负极材料包含Si、O、Li、C、Al、Zr、P七种元素，负极材料中包含复数个颗粒单元，每个颗粒单元均为核壳结构，本发明依据锂离子二次电池工作原理，把在组成电池后负极材料无效消耗锂材料的过程提前到在材料制造过程中给予预先完成，从而达到负极材料首次效率高循环寿命长的需求特性，同时减少在制成电池后充放电时无效消耗锂的量；通过预先在负极材料颗粒表面形成锂离子固体电解质膜，减弱在制成电池后负极材料与液体电解质反应生成固体电解质的反应，减少因反应形成固体电解质膜所要消耗的锂量，最终即可实现提升首次效率和循环寿命的目的等。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种多元硅氧负极材料及其制备方法，具体涉及一种锂离子电池用多元硅氧负极材料及其制备方法。

背景技术

已知的，随着手机、笔记本电脑、平板电脑等便携式电器产品应用的迅速普及，市场对高能量密度可充电电池的需求也随之提高，因此锂离子二次电池的需求量则呈爆发式增长。同时随着近年来电动交通工具，特别是电动汽车的快速发展，又进一步增加了对锂离子二次电池的需求量。在实际应用中，应用端就要求锂离子二次电池必须具备能量密度高、循环寿命长等特点。

锂离子二次电池的能量密度与正极材料和负极材料的储锂能力直接相关。以负极材料为例，负极材料常用的是石墨，其理论能量密度为372mAh/g，目前的开发应用已比较成熟，已难以满足市场应用端的需求。对更高容量负极材料开发的必要性和紧迫性就显得尤为突出。

有研究表明，硅也可以作为负极活性物质，其理论能量密度为4200mAh/g。硅的储锂量大，充放电循环时体积膨胀收缩变化也大，易粉化。硅充放电循环时与电解液会发生反应，导致电解质消耗，电池循环寿命低等。

氧化亚硅也是一种负极活性物质，其理论能量密度达到2000mAh/g，比单质硅的低，相应的充放电循环时体积膨胀收缩变化也减小，与电解液的反应活性液减小，循环寿命有所提高，是一种比较有实用前景的锂离子二次电池负极材料。作为一种负极储锂材料，在电池充放电时，来至正极材料的锂透过表面进入到氧化亚硅内部，只有一部分能够返回正极循环发挥作用，剩余的部分分别消耗在氧化亚硅表面和内部，导致电池首次充放电效率低，是应用必须解决的问题。

经检索发现，中国专利，专利申请号为：97120801.8，公开号为：CN1188335A，申请日为：1997年11月28日，专利名称为：非水电解质二次电池及其制造方法，其通过材料制备阶段先在氧化亚硅中引入锂，形成表达式为LixSiOy(0x,0y2)c的含锂硅氧化物做出了初步的改进。中国专利，专利申请号为：02112180.X，公开号为：CN1402366A，申请日为：2002年06月21日，专利名称为：锂离子电池负极用高比容量的硅碳复合材料及制备方法，其通过在与碳材料复合的方法，实现氧化亚硅等负极活性材料表面包覆一层碳，进一步做出改善。虽然业界改善的努力一直持续，影响该材料实用的问题依然存在，依旧是首次效率低和循环寿命不够长。

因此，如何提供一种锂离子电池用多元硅氧负极材料及其制备方法就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明内容

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种锂离子电池用多元硅氧负极材料及其制备方法，本发明依据锂离子二次电池工作原理，把在组成电池后负极材料无效消耗锂材料的过程提前到在材料制造过程中给予预先完成，从而达到负极材料首次效率高循环寿命长的需求特性等。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种锂离子电池用多元硅氧负极材料，所述多元硅氧负极材料的组分按重量百分比具体包括如下组分：

所述的锂离子电池用多元硅氧负极材料，所述多元硅氧负极材料包含复数个颗粒单元，每个颗粒单元均为核壳结构。