[发明专利]硅阳极材料

权利要求书

1.一种制造用于循环锂的电化学电池的硅阳极材料的方法，所述方法包括：

形成多个前体簇，每个前体簇包含一定体积的SiO_x纳米颗粒，其中x≤2，其中所述前体簇还包含硅纳米颗粒，每个前体簇的所述硅纳米颗粒和所述SiO_x纳米颗粒之间的体积比为0.5至5；

碳涂覆每个所述前体簇，以形成多个碳涂覆的SiO_x簇；以及

还原每个所述碳涂覆的SiO_x簇中的所述SiO_x纳米颗粒以形成包含多个碳封装硅簇的所述硅阳极材料，每个碳封装硅簇包含一定体积的硅纳米颗粒，所述硅纳米颗粒封装在内部体积大于所述硅纳米颗粒的体积的碳壳中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个碳封装硅簇中的硅纳米颗粒的体积小于在还原过程中由其形成所述硅纳米颗粒的前体簇中的SiO_x纳米颗粒的体积。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述前体簇包括喷雾干燥包含所述SiO_x纳米颗粒和聚乙二醇的溶液。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，每个SiO_x纳米颗粒的粒径为10 nm至500 nm。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，每个前体簇包含5%至75%体积的SiO_x纳米颗粒和25%至90%体积的硅纳米颗粒。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，碳涂覆每个所述前体簇包括：

用包含碳前体和溶剂的浆料涂覆所述前体簇；以及

将浆料涂层加热至300℃至800℃的温度，持续5分钟至300分钟的时间。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述碳前体选自由以下组成的组：聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、藻酸盐及其组合；以及

其中所述溶剂选自由以下组成的组：水、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃及其组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，还原所述SiO_x纳米颗粒包括在650℃至1000℃的温度下进行镁蒸气还原或二氢还原。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，每个硅纳米颗粒具有2 nm至200 nm的粒径。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳封装硅簇包含5 wt%至25 wt%的所述硅纳米颗粒和75 wt%至95 wt%的所述碳壳。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳壳具有10 nm至500 nm的厚度和5 m²/g至500 m²/g的比表面积。