[发明专利]碳包覆硅铁负极材料及其制备方法

说明书

本申请提供一种碳包覆硅铁负极材料及其制备方法。上述的碳包覆硅铁负极材料包括硅铁合金粉末、锡基导电氧化物层和碳包覆层，锡基导电氧化物层包覆于硅铁合金粉末表面，碳包覆层包覆于锡基导电氧化物层表面。上述的碳包覆硅铁负极材料具有较高的比容量和较好的循环性能，且制备成本较低。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种碳包覆硅铁负极材料及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池应用越来越广泛，对电池容量和制备成本的要求越来越高。目前商品化的主要采用石墨负极材料，经过近三十年的发展，其能量密度已接近理论值水平(理论比容量372mAh/g)，从而限制了锂离子电池能量密度的进一步提高。近年来，高容量的负极材料受到广泛关注，其中硅负极材料由于高的比容量，理论比容量达到4200mAh/g，具有良好发展前景，但由于硅负极在充放电过程中体积膨胀大，导致含有硅负极材料的电池的循环性能差，现一般通过纳米化和碳包覆形成硅基材料，并使得硅基材料与石墨复合后制备硅碳负极材料，限制了负极材料中硅的添加量，使得难以制备得到高容量的电池，且硅的纳米化成本高，使得电池的制备成本大大增加。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种具有较高的比容量和较好的循环性能，且制备成本较低的碳包覆硅铁负极材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种碳包覆硅铁负极材料，包括硅铁合金粉末、锡基导电氧化物层和碳包覆层，所述锡基导电氧化物层包覆于所述硅铁合金粉末表面，所述碳包覆层包覆于所述锡基导电氧化物层表面。

在其中一个实施例中，所述硅铁合金粉末的粒径为1μm～10μm。

在其中一个实施例中，所述硅铁合金粉末为工业硅铁合金，所述工业硅铁合金的Si含量≥75wt％。

一种碳包覆硅铁负极材料的制备方法，用于制备上述任一实施例所述的碳包覆硅铁负极材料，所述碳包覆硅铁负极材料的制备方法包括如下步骤：

获取硅铁合金粉末、镧氧化物和锡氧化物；

对所述硅铁合金粉末进行气流粉碎处理；

将所述锡氧化物和所述镧氧化物进行煅烧操作，得到所述锡基导电氧化物前驱体；

对所述锡基导电氧化物前驱体进行纳米球磨处理；

对所述硅铁合金粉末和所述锡基导电氧化物前驱体进行混合干燥操作，得到锡基导电氧化物包覆硅铁合金；

将所述锡基导电氧化物包覆硅铁合金进行碳包覆操作，得到碳包覆硅铁负极材料。

在其中一个实施例中，所述将所述锡基导电氧化物包覆硅铁合金进行碳包覆操作的步骤具体为：将所述锡基导电氧化物包覆硅铁合金加入CVD气相包覆炉，向CVD气相包覆炉通入氮气和乙炔气的混合气体，接着，进行气相化学沉积，以使所述锡基导电氧化物包覆硅铁合金表面沉积碳而形成碳包覆层。

在其中一个实施例中，在温度为900℃～1000℃下进行气相化学沉积，沉积时间为2h～3h。

在其中一个实施例中，纳米球磨处理后的所述锡基导电氧化物前驱体的粒径小于100nm。

在其中一个实施例中，在温度为1000℃～1200℃条件下，将锡氧化物和镧氧化物进行煅烧操作。

在其中一个实施例中，所述锡基导电氧化物包覆硅铁合金中的所述锡基导电氧化物前驱体的含量为0.5wt％～3wt％。

在其中一个实施例中，在所述将所述锡氧化物和所述镧氧化物进行煅烧操作的步骤之后，且在所述对硅铁合金粉末、镧氧化物和锡氧化物进行混合干燥操作的步骤之前，所述碳包覆硅铁负极材料的制备方法还包括如下步骤：