[发明专利]一种复合包覆的硅氧负极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种复合包覆的硅氧负极材料，所述硅氧负极材料包括硅基材料和分散在硅基材料中的包覆层，所述包覆层包括TiN材料和Li₃PO₄材料。TiN具有高电子导电性，Li₃PO₄具有高离子导电性，通过TiN和Li₃PO₄对硅氧材料进行复合包覆，使复合包覆的硅氧负极材料具有高电子导电性和离子导电性，克服硅氧材料电子导电性差的问题，并且通过对硅氧负极材料进行包覆，包覆层对硅氧材料的体积膨胀进行束缚，抑制硅氧材料在嵌锂过程体积膨胀大，克服了硅氧材料易与电解质溶剂形成不稳定的SEI膜的问题。复合包覆的锂电负极材料兼具较好的离子导电性和电子导电性，提高其电化学性能，尤其是倍率性能得到明显的提高。

技术领域

本发明涉及电池制造领域，尤其涉及一种复合包覆的硅氧负极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有电压高、比能量大、安全性能好等优点。目前商品化锂离子电池的负极活性材料主要是石墨，嵌脱锂过程中，石墨的体积变化小，因此具有较好的循环性能。石墨通过LiC₆化合物可逆存储Li⁺，其理论质量比容量只有372mAh/g。因此，国内外学者都致力于新型负极材料的开发研制。氧化硅因具有高的容量/合适的电压工作平台而成为下一代锂离子电池负极材料的研究热点。但其电子导电性差、嵌锂过程体积膨胀大、易与电解质溶剂形成不稳定的SEI膜等问题限制了其实际应用。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种复合包覆的硅氧负极材料及其制备方法和锂离子电池，该复合包覆的硅氧负极材料具有较好的电子导电性和离子导电性，克服了硅氧材料电子导电性差的问题，并且通过对硅氧负极材料进行包覆，包覆层对硅氧材料的体积膨胀进行束缚，抑制硅氧材料在嵌锂过程体积膨胀大，克服了硅氧材料易与电解质溶剂形成不稳定的SEI膜的问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种复合包覆的硅氧负极材料，所述硅氧负极材料包括硅基材料和分散在硅基材料中的包覆层，所述包覆层包括TiN材料和Li₃PO₄材料。

TiN具有高电子导电性，Li₃PO₄具有高离子导电性，通过TiN和Li₃PO₄对硅氧材料进行复合包覆，使复合包覆的硅氧负极材料具有高电子导电性和离子导电性，克服硅氧材料电子导电性差的问题，并且通过对硅氧负极材料进行包覆，包覆层对硅氧材料的体积膨胀进行束缚，抑制硅氧材料在嵌锂过程体积膨胀大，克服了硅氧材料易与电解质溶剂形成不稳定的SEI膜的问题。复合包覆的锂电负极材料兼具较好的离子导电性和电子导电性，能够显著提高其电化学性能，尤其是倍率性能得到显著的提高。

优选地，TiN材料包覆量为0.1％～10w.t.％，Li₃PO₄材料包覆量0.1％～10w.t.％，此处的包覆量是TiN材料或L₃PO₄材料与包覆后的SiOx负极材料的重量百分比。

优选地，包覆层厚度为5～500nm，更优选地，包覆厚度为10-30nm。

优选地，所述硅基材料的化学式为SiOx，其中，0＜x＜2；所述硅基材料的中值粒径D50为1～15μm，所述硅基材料选自硅、一氧化硅或二氧化硅中的一种或几种。

一种复合包覆的硅氧负极材料的制备方法，用于制备如上所描述的复合包覆的硅氧负极材料。

优选地，包括如下步骤：