[发明专利]一种氧化亚硅流动性的改性方法

说明书

本发明公开了一种氧化亚硅流动性的改性方法，该方法是将疏水性氨基酸和氧化亚硅粉均匀混合后进行煅烧处理，得到改性氧化亚硅粉；在改性氧化亚硅粉表面通过高温气相沉积生成碳包覆层，得到碳包覆氧化亚硅负极材料，该方法利用疏水性氨基酸在氧化亚硅颗粒表面形成具有疏水和防静电包覆层，可有效防止氧化亚硅颗粒团聚，减轻物料粘壁滞留的现象，疏水性氨基酸经过热解后，可在氧化亚硅表面上形成均匀的薄碳层，有利于获得均匀的CVD热解碳层，能增加氧化亚硅材料的流动性，解决了氧化亚硅负极生产过程中出现的低收率和一致性差等问题，且该方法过程简单，无安全风险，可满足大规模的工业化生产需求。

技术领域

本发明涉及一种氧化亚硅材料的改性方法，尤其涉及一种氧化亚硅材料流动性的改性方法，属于氧化亚硅材料制备技术领域。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，能源消耗日益加剧，环境污染也日益严重，且已严重威胁到人类未来的生存。在急需开发清洁环保的可再生能源的背景下，锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点而得到迅速发展。在众多锂离子电池负极材料中碳基石墨负极材料最为常用，但是该材料比容量较低(372mAh/g)、不可逆容量损失较大，致使锂离子电池难以满足使用性能需求，发展空间难以有所突破。而在目前所有已知的负极材料中，硅基材料的比容量是最高的，达到了4200mAh/g。是最具潜力替代石墨负极的下一代锂离子电池负极材料之一，具有优秀的市场前景。

氧化亚硅(SiO)硅基材料因具有较高理论比容量(2680mAh/g)及较小体积膨胀率(160％)，在众多硅基负极材料中脱颖而出。但其粉体流动性差，一方面会造成收集桶、挡板等地方出现物料粘壁滞留，造成收率下降，生产成本增加；另一方面，物料粘壁滞留会导致连续生产过程中碳包覆效果不理想，引起碳包覆量不一致，产品批次内一致性差等问题；因此，解决粉料流动性已成为氧化亚硅加工生产中急需解决的关键性问题。而影响氧化亚硅粉体流动性的主要原因在于材料的疏水性和抗静电性差。中国专利(公开号为CN112289999A)公开了一种氧化亚硅/碳复合材料及制备方法和应用，该专利技术在一定程度上改善粉料流动性差的问题，但是其制备中出现的含氧的废气易与裂解气本身及裂解气分解后产生的氢气发生反应，会增加裂解气的消耗，导致成本增加；且含氧的废气与氢气高温交互，存在严重的安全隐患，制备难度大，难以放大，实际上并不适合大规模的工业化生产，同时该方法对物料流动性的改善效果不明显，碳包覆稳定性和收率均有待进一步提升。

发明内容

为克服上述现有的技术缺陷，本发明的目的是在于提供一种氧化亚硅流动性的改性方法，该方法利用疏水性氨基酸在氧化亚硅颗粒表面形成一层具有疏水和防静电的包覆层，可有效改善水分子表面吸附和粒子间因静电引起的相互吸附，降低氧化亚硅粉体的团聚，减轻物料粘壁滞留的现象，疏水性氨基酸经过热解后，可在氧化亚硅表面上形成一层均匀的薄碳层，有利于获得均匀的CVD碳包覆层，能增加氧化亚硅材料的流动性，解决了氧化亚硅负极生产过程中出现的低收率和一致性差的问题，且该方法过程简单，无安全风险，可满足大规模的工业化生产需求。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种氧化亚硅流动性的改性方法，该方法是将疏水性氨基酸和氧化亚硅粉均匀混合后，置于保护气氛下，进行煅烧处理，得到改性氧化亚硅粉；在改性氧化亚硅粉表面通过高温气相沉积生成碳包覆层，得到碳包覆氧化亚硅负极材料。

将疏水性氨基酸与氧化亚硅粉充分混合均匀后，可以利用疏水性氨基酸在氧化亚硅粉表面上包覆形成具有疏水性和防静电性的保护膜，可有效防止团聚，形成均匀的包覆，疏水性氨基酸经过煅烧后，可在氧化亚硅表面上形成一层均匀的薄碳层，有利于获得均匀的CVD碳包覆层，增加氧化亚硅材料的流动性。

作为一个优选的方案，所述疏水性氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸中至少一种。采用疏水性的氨基酸能够防止氧化亚硅表面吸水，从而可以有效防止团聚，如果采用亲水性氨基酸在混合后会在氧化亚硅表明形成一层亲水层，在混合过程中会增加物料的团聚，导致包覆不均匀，降低了其煅烧后碳层包裹的均匀性，难以达到提高氧化亚硅流动性的目的。