[发明专利]一种用于锂电池的Si-导电陶瓷复合负极材料及制备方法

摘要

本发明提供了一种用于锂电池的Si‑导电陶瓷复合负极材料及制备方法，其特征在于使用导电陶瓷作为骨架抑制硅负极材料在充放电中的体积变化。纳米硅颗粒钝化后与导电陶瓷分布形成二级颗粒，缓解了硅材料的体积膨胀而不改变二级颗粒的尺寸；导电陶瓷作为骨架，硅纳米粒子都是电化学活性的，因此具有更佳的比容量；导电陶瓷具有较好的机械性能，可以吸收由硅的体积效应而产生的内部应力。进一步，碳包覆层减少表面纳米材料的活动，提高固体‑电解质界面膜，保护活性材料免受电解质腐蚀，保持体积变化时电极集成和电导率，因此提高了电导率、电子迁移率和循环稳定性。

主权项

1.一种用于锂电池的Si‑导电陶瓷复合负极材料的制备方法，其特征在于使用导电陶瓷作为骨架抑制硅负极材料在充放电中的体积变化，以氧化硅和导电陶瓷为原料，通过还原氧化硅与导电陶瓷浆体均匀混合后，在高温惰性气氛下烧结而制成Si‑导电陶瓷复合负极材料；具体制备步骤为：（1）将一定比例的焦炭与氧化硅粉末均匀混合后加热还原得到粗硅，充分研磨细化后通入氯气加热反应生成四氯化硅，冷却后再次加热并通入氢气还原四氯化硅得到单质硅的纳米颗粒前驱体，利用钝化剂处理前驱体得到平均粒径小于5nm的钝化硅纳米颗粒；（2）将步骤（1）获得的钝化硅纳米颗粒与微量金属氧化物、导电陶瓷浆体以一定的比例混合，搅拌均匀，通过超声波震动进一步改善弥散性，最后在真空加热条件下，采用雾化器将分散好的浆体喷雾造粒形成微球；所述的导电陶瓷浆体的固相成分按质量百分比计，由30~35%的Al粉末、30~35%的Ti粉末和30~35%的TiN粉末所构成；所述微量金属氧化物为CuO或NiO，用量为导电陶瓷浆体固相成分质量的0.5~1%；所述的钝化硅纳米颗粒与导电陶瓷浆体固相成分的重量比为0.2~0.3；（3）将步骤（2）获得的微球装入化学气相沉积装置中，在惰性气氛下升温至一定温度后保温，同时通入丙烯、乙炔组合气体，在微球表面沉积形成致密的热解碳层，最后在惰性气氛下加热烧结而得到碳包覆的Si‑导电陶瓷复合负极材料。