[发明专利]锂离子电池负极材料及其低成本制备方法

说明书

本发明公开了锂离子电池负极材料以及低成本制备方法，其中，锂离子电池负极材料的低成本制备方法包括如下步骤：将置于旋转式煅烧炉中的氧化亚硅粉末在高纯氮气气氛中加热至900~1200℃并保温0.5~1h，然后通入高纯氮气与天然气的混合气对翻转中的氧化亚硅粉末进行碳包覆，最后进行粉碎分级处理，即得到锂离子电池负极材料。本发明的制备方法简单，适合连续化、规模化生产，生产成本低，利用锂离子电池负极材料制成的扣式电池的首次容量高、首次效率高，50周容量保持率高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，具体的说是锂离子电池负极材料及其低成本制备方法。

背景技术

当前全球各国环境污染日趋严重，新能源汽车代替燃油汽车作为解决环境污染问题的有效措施被世界各国广泛关注并极力发展，锂离子电池作为新能源汽车的能源供应部件，目前急需解决的问题是提高能量密度、增加续航能量、降低生产成本。另外，随着经济的发展，对低成本高容量锂离子电池的需求越来越大。

氧化亚硅负极材料因其超高的比容量、优良的循环性能而受到了广泛的关注和研究，是目前最有可能被推广应用于电动汽车和5G移动设备的的负极材料，但因其较高的生产成本，限制了其市场化应用的发展，如公开号为CN1302075C的中国专利公开了导电硅复合物、其制备和非水电解质二次电池的负极材料，其是采用甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体气相沉积碳包覆制备氧化亚硅负极材料，其所有气体成本较高，使得负极材料整体的制造成本较高，不适合大规模推广应用的需求；公开号为CN106532009A的中国专利公开了一种高容量锂离子电池硬炭复合负极材料的制备方法，其采用沥青、树脂进行固相包覆，该制备方法包覆的碳层不均匀，产品质量均一性和稳定性较差，不能实现连续化生产，生产成本较高；公开号为CN1032022446A的中国专利公开了一种锂离子电池硅氧化物/碳负极材料及其制备方法，其采用树脂、沥青等溶解在有机溶剂中进行液相包覆，程序复杂、难以实现规模化生产且生产成本较高。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供锂离子电池负极材料及其低成本制备方法，其采用常用燃料天然气，能够实现规模化生产，生产成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

锂离子电池负极材料的低成本制备方法，包括如下步骤：将置于旋转式煅烧炉中的氧化亚硅粉末在高纯氮气气氛中加热至900～1200℃并保温0.5～1h，然后通入高纯氮气与天然气的混合气对翻转中的氧化亚硅粉末进行碳包覆，最后进行粉碎分级处理，即得到锂离子电池负极材料。

进一步地，先将氧化亚硅粉末置于旋转式煅烧炉中，用高纯氮气通入旋转式煅烧炉中进行气氛置换至炉内的氧含量低于50ppm，然后进行加热。生产气氛必须最大限度地隔绝空气，尤其是隔绝空气中的氧和水分，以确保材料在生产过程中不被氧化。采用高纯氮气能够保证材料不会被氧化，进而保证制备的负极材料的容量和首效。

进一步地，所述氧化亚硅粉末的中值粒径D50不大于8μm。通过限制氧化亚硅粉末的粒径，是为了防止氧化亚硅粉末粒径过大而导致材料内阻大、膨胀严重，进而影响锂电池寿命。

进一步地，加热时的升温速率为3～10℃/min。

进一步地，混合气中高纯氮气与天然气的比例为100：(3～50)。

一种锂离子电池负极材料，其是利用上述方法制备的。

有益效果：