[发明专利]机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料

权利要求书

1.机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，包括下列步骤：

（1），硅/氧化锂/氟化锂的复合：将粗硅粉粉碎形成细化粒径Si粉，细化粒径Si粉与氧化锂/氟化锂混合后在密封环境进行高能球磨，实现氧化锂和单质硅的反应和氟化锂的表面均匀修饰，以及氧的内部转移和表面氟化，形成具有SiO_x组成的含氧硅粉，且表面包覆一层均匀的氟化锂膜，x1；

（2），将步骤（1）中的产物烘干后，在惰性气体和乙炔气体保护气氛下进行CVD的热处理和碳包覆；

（3），将步骤（2）中的产物用于制备硅碳负极；

上述过程中，利用高能球磨提供高温高压的反应条件，将氧化锂的氧转移进入硅颗粒内部，形成稳定的SiO_x的精细结构，氟化锂的共同参与球磨，形成紧密均匀的氟化锂包覆的硅氧颗粒。

2.根据权利要求1所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，在步骤（1）中：

所述高能球磨中的球磨罐和研磨球的材质为玛瑙、氧化锆、刚玉中的任意一种，研磨球的粒径为5-25mm中的一种或者几种的搭配使用；

所述的高能球磨时间为3-100h，球磨的转速为600-1200rpm；所述的细化粒径Si粉的粒径为50nm-15μm；

所述的氧化锂和氟化锂均为电池级的化学品；

所述的细化粒径Si粉：氧化锂：氟化锂的质量比为45-65：20-45：5-10；

粉料与研磨球的质量比为1：1-10，其中，粉料质量为细化粒径Si粉、氧化锂和氟化锂的质量总和。

3.根据权利要求1所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，步骤（2）中，热处理为在Ar和C₂H₂或N₂和C₂H₂保护气氛下以2-10℃/min的升温速率升温至450℃-950℃，保温1-5h。

4.根据权利要求1所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，在步骤（3）中，硅碳负极的制备方法是将步骤（2）的产物与羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸（PAA）或者丁苯橡胶（SBR）、碳纳米管 (CNT)和乙炔黑(ACET)按比例混合后低速球磨得到所需改善的硅碳负极材料悬浮浆料。

5.根据权利要求2所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，所述的步骤（1）中，球磨罐和研磨球的材质为氧化锆，分别采用粒径为6mm、10mm以及15mm氧化锆的研磨球，三种研磨球质量比为15-35:25-65:20-50。

6.根据权利要求2所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，球磨的转速为800-1000rpm，球磨时间为56-72h。

7.根据权利要求2所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，所述细化粒径Si粉：氧化锂：氟化锂的质量比为5.5：4：0.5。

8.根据权利要求2所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，所述粉料与研磨球的质量比为1：3-5；所述的粉料质量为细化粒径Si粉、氧化锂和氟化锂的质量总和。

9.根据权利要求2所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，所述球磨罐中还加有助磨剂，所述助磨剂为丙酮、乙醇以及N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。

10.根据权利要求3所述的机械化学法制备的锂离子电池硅氧氟碳负极材料，其特征在于，所述的步骤（2）中，热处理为将步骤（1） 烘干以后的样品在Ar和C₂H₂保护气氛下450-900℃烧结1-3h，进行CVD碳包覆。