[发明专利]一种硅氧负极材料的制备方法

说明书

一种硅氧负极材料的制备方法，涉及电池技术领域，本发明通过控制二氧化硅和硅烷两种气体的量，得到不同硅氧比的原料，可以实施可控制备不同容量、不同电化学性能的硅氧材料，本发明应用于电池系统中的负极材料，循环稳定性良好，并且较传统锂离子电池负极材料具有克容量高等特点，本发明的制备工艺简单、材料性能可控，对材料进行电化学性能表征，电化学性能优越等，适合大范围的推广和应用。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种负极材料的制备方法，具体涉及一种硅氧负极材料的制备方法。

背景技术

已知的，随着环境和能源问题的日益突出，新能源领域受到社会各界的广泛重视，锂离子电池作为一种清洁的能源转换装置，可实现电能和化学能的转换，并且具有能量密度高、使用寿命长、安全系数高、无记忆效应等优点，因此在电动交通工具以及便携电子设备等方面已经有很广泛的应用。同时随着竞争加剧且人们对产品性能的要求不断提升，对锂离子电池的能量密度、倍率特性、循环稳定性、安全性能等也提出了更高的要求，其中能量密度是锂离子电池至关重要的性能指标。

提高锂离子电池能量密度最直接有效的手段之一是应用具有更高容量的电极活性物质，因此人们急切的寻求具有高容量并且可应用的电极材料，其中硅（Si）作为负极活性物质应用于锂离子电池负极，具有大约4200mAh/g的理论比容量，远远高于传统负极材料石墨的理论克容量，但是硅脱嵌锂过程中高达300%的体积膨胀，使得其电极稳定性差，循环寿命短，成为应用过程中的一大难点。

经检索发现，有研究提出将硅氧材料（SiOx）应用于锂离子电池负极，其特点是具有较高的储锂比容量，且在嵌锂过程中形成的锂硅酸盐可以起到缓冲作用，能够有效改善硅在充放电过程中的体积膨胀效应，提高电极稳定性。

因此，如何提供一种硅氧负极材料的制备方法一直是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，本发明提供了一种硅氧负极材料的制备方法，本发明应用于电池系统中的负极材料，循环稳定性良好，并且较传统锂离子电池负极材料具有克容量高等特点。

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：

一种硅氧负极材料的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

第一步、首先将二氧化硅压制后形成块状二氧化硅饼，然后均匀放置于电阻加热装置的加热区；

第二步、将块状二氧化硅饼加热到1000～1500℃，对电阻加热装置的腔体进行抽真空，使得腔体中的真空度≤50Pa，然后往腔体中均匀的通入硅烷气体，保持腔体内的温度恒定，整个反应过程中应保证硅烷气体与二氧化硅充分接触，SiH₄与SiO₂ 反应生成SiOx，通过控制反应条件调节X的值；

第三步、在电阻加热装置的冷却端经冷凝后得到硅氧产物；

第四步、将获得的硅氧产物进行粉碎，得到微米级或者纳米级的前驱体；

第五步、采用液相、固相或者气相的方式对前驱体进行碳包覆后即可得到所需的硅氧负极材料。

所述的硅氧负极材料的制备方法，所述第一步中二氧化硅为纳米级二氧化硅粉或将二氧化硅原料经细化、筛分后得到纳米级二氧化硅粉。

所述的硅氧负极材料的制备方法，所述第二步中电阻加热装置包括冷却塔、收集器、气压阀、加热源、真空阀和硅烷气体储存器，所述加热源设置在腔体中，在加热源内设有硅和二氧化硅混合物，在腔体的上面设有冷却塔，在所述冷却塔内设有收集器，在腔体下部的一侧设有真空阀，在腔体下部的另一侧设有气压阀，所述气压阀3通过管道连接硅烷气体储存器。

所述的硅氧负极材料的制备方法，所述第二步中硅烷为高纯度硅烷气体。