一种硅氧负极材料组成与其制备方法

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种硅氧负极材料组成与其制备方法。

背景技术

已知的，随着环境和能源问题的日益突出，新能源领域受到社会各界的广泛重视，锂离子电池作为一种清洁的能源转换装置，可实现电能和化学能的转换，并且具有能量密度高、使用寿命长、安全系数高、无记忆效应等优点，因此在电动交通工具以及便携电子设备等方面已经有很广泛的应用，同时随着竞争加剧且人们对产品性能的要求不断提升，对锂离子电池的能量密度、倍率特性、循环稳定性、安全性能等也提出了更高的要求，其中能量密度是锂离子电池至关重要的性能指标，提高锂离子电池能量密度最直接有效的手段之一是应用具有更高容量的电极活性物质，因此人们急切的寻求具有高容量并且可应用的电极材料，其中硅作为负极活性物质应用于锂离子电池负极。

现有的硅脱嵌锂在过程中具有高达300％的体积膨胀，使得其电极稳定性差，循环寿命短，成为应用过程中的一大难点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种硅氧负极材料组成与其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种硅氧负极材料组成与其制备方法，所述包括以下步骤：

第一、压制：将二氧化硅压制形成块状；

第二、加热：将块状二氧化硅利用外部设备进行加热；

第三、冷凝：完成加热后的二氧化硅进行冷凝；

第四、粉碎：将获得的硅氧产物进行粉碎得到前驱体；

第五、包覆：对前驱体进行对碳包覆后再进行石墨烯包覆改性，得到的硅氧负极材料。

优选的，所述第二步中加热温度为1200-1600摄氏度。

优选的，所述第四步中硅氧产物需利用外部设备通过三组至四组以上粉碎，并且粉碎后的硅氧产物需达到纳米级。

优选的，所述加热装置内部为填充有SiH4，依据SiH4与SiO2 反应生成SiOx。

优选的，所述SiH4为高纯度硅烷气体。

优选的，所述加热装置包含冷却塔，所述第二步中加热后的二氧化硅在其中进行冷凝，冷凝时间控制在10min。

优选的，所述第五步中石墨烯包覆大致分为液相、固相或者气相。

优选的，所述第四步中得到的前驱体需在外部设备的高温情况下进行热解，且热解温度为600-1500摄氏度。

优选的，所述粉碎方式包括过鄂破、粉碎、气碎或球磨。

本发明提出的一种硅氧负极材料组成与其制备方法，有益效果在于：

本发明通过利用石墨烯对硅进行包覆，与现有的碳包覆相比，石墨烯韧性更好，能够有效抑制体积膨胀，并且成本低。

控制备不同容量、不同电化学性能的硅氧材料，本发明应用于电池系统中的负极材料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种硅氧负极材料组成与其制备方法，所述包括以下步骤：

第一、压制：将二氧化硅压制形成块状；

第二、加热：将块状二氧化硅利用外部设备进行加热；

第三、冷凝：完成加热后的二氧化硅进行冷凝；

第四、粉碎：将获得的硅氧产物进行粉碎得到前驱体；

第五、包覆：对前驱体进行对碳包覆后再进行石墨烯包覆改性，得到的硅氧负极材料。

其中，第二步中加热温度为1200-1600摄氏度，第四步中硅氧产物需利用外部设备通过三组至四组以上粉碎，并且粉碎后的硅氧产物需达到纳米级。

其中，加热装置内部为填充有SiH4，依据SiH4与SiO2反应生成SiOx，SiH4为高纯度硅烷气体，加热装置包含冷却塔，所述第二步中加热后的二氧化硅在其中进行冷凝，冷凝时间控制在10min。

其中，第五步中碳包覆大致分为液相、固相或者气相，第四步中得到的前驱体需在外部设备的高温情况下进行热解，且热解温度为 600-1500摄氏度，所述粉碎方式包括过鄂破、粉碎、气碎或球磨。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。