[发明专利]一种硅氧负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅氧负极材料，其特征在于，所述硅氧负极材料包括：多孔陶瓷、氧化亚硅和掺杂元素；

其中,以所述多孔陶瓷作为骨架，所述氧化亚硅和掺杂元素通过液相法或固相法均匀弥散分布在所述多孔陶瓷的孔隙内；

所述掺杂元素包括金属掺杂元素和/或非金属掺杂元素；

所述金属掺杂元素包括:一种或多种Ca、Ti、Mn、Co、Ni、Zr、Mo、Ge任意一种掺杂元素的物质；

所述非金属掺杂元素包括:一种或多种C、As、Se任意一种掺杂元素的物质；

所述掺杂元素占所述氧化亚硅质量的百分比为0.1％-20％；

所述多孔陶瓷包括：多孔SiC、多孔氮化硅、多孔氮化镓、多孔氮化硼中的一种或多种；

所述多孔陶瓷的粒径Dv50在500nm-100μm之间；所述多孔陶瓷的孔隙的孔径在200nm-20μm之间。

2.根据权利要求1所述的硅氧负极材料，其特征在于，所述多孔陶瓷的孔隙率在30％-90％之间；

当所述掺杂元素的物质为固体时，所述掺杂元素的物质的颗粒粒径Dv50在0.5nm-10μm之间。

3.根据权利要求1所述的硅氧负极材料，其特征在于，所述掺杂元素占所述氧化亚硅质量的百分比为0.5％-10％；

所述氧化亚硅和所述掺杂元素的总质量占所述硅氧负极材料总质量的百分比为50％-90％；所述多孔陶瓷占所述硅氧负极材料总质量的百分比为10％-50％。

4.根据权利要求1所述的硅氧负极材料，其特征在于，所述硅氧负极材料还包括碳包覆层；所述碳包覆层的质量占所述硅氧负极材料总质量的百分比为0-20％。

5.一种上述权利要求1-4任一所述的硅氧负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将多孔陶瓷、氧化亚硅和含掺杂元素的物质进行复合，得到硅氧负极材料；

所述复合的方法包括：液相法和/或固相法；

其中,所述掺杂元素包括金属掺杂元素和/或非金属掺杂元素；

所述金属掺杂元素包括:一种或多种Al、Na、Li、Mg、Ca、Ti、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Ge、Sn任意一种掺杂元素的物质；

所述非金属掺杂元素包括:一种或多种B、N、P、S、C、As、Se任意一种掺杂元素的物质；

所述多孔陶瓷包括：多孔SiC、多孔氮化硅、多孔氮化镓、多孔氮化硼中的一种或多种；所述多孔陶瓷的粒径Dv50在500nm-100μm之间；所述多孔陶瓷的孔隙的孔径在200nm-20μm之间；所述多孔陶瓷的孔隙率在30％-90％之间；

当所述掺杂元素的物质为固体时，所述掺杂元素的物质的颗粒粒径Dv50在0.5nm-10μm之间。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述液相法包括：将所述氧化亚硅和所述含掺杂元素的物质均匀分散于有机溶剂中，得到预混溶液；

将所述多孔陶瓷加入到所述预混溶液中，继续均匀分散，得到混合溶液；

将所述混合溶液置于高温炉内，升温至700℃-1000℃，保温2小时-5小时，出料后进行粉碎和筛分，得到所述硅氧负极材料；

其中，所述有机溶剂包括：甲苯、异丙醇、二甲基甲酰胺、环丁砜、含联苯的乙二醇二甲醚溶液、含芘的萘溶液或含对三联苯的四氢呋喃中的一种或多种；

所述均匀分散的设备包括：球磨机、分散机或超声搅拌机中的一种。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固相法包括；

将所述多孔陶瓷、所述氧化亚硅和所述含掺杂元素的物质置于球磨机中，在氩气或氮气气氛下，球磨混合10小时-48小时，使所述氧化亚硅和所述掺杂元素分散于多孔陶瓷的孔隙中，得到前驱体材料；

将所述前驱体材料置于加热炉内，在氩气或氮气气氛下，升温至600℃-1000℃，保温3小时-10小时，进行高温热处理，得到硅氧负极前驱体材料；

将所述硅氧负极前驱体材料进行粉碎和筛分后，得到所述硅氧负极材料；

其中，所述加热炉包括：箱式加热炉或管式加热炉。