高儲鋰性能硅氧碳負極材料及制備方法與流程

本發明涉及鋰電子電池材料制備領域，尤其涉及高儲鋰性能硅氧碳負極材料及制備方法。

背景技術：

1、硅氧碳sioc作為鋰離子電池高容量負極材料，一直受到重視和研究。但目前為止其儲鋰機制仍不十分明確。目前，sioc材料的儲鋰性能與其化學組成、微觀結構、導電性、顆粒尺寸、形貌以及微孔結構等眾多因素有關。sioc材料由sioc玻璃相和自由碳組成，且具有豐富的微孔結構，其電化學性能與sioc玻璃相、自由碳和微孔結構皆有關系。具有不同組成的sioc材料表現出明顯不同的電化學性能。因此，研究sioc材料的組成與儲鋰性能之間的關系具有重要的意義。

2、然而，現有的負極材料制備的電極充放電循環過程中，表現出的循環穩定性并不能滿足人們對電池性能的要求，因此，需要改善此類問題。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提供一種高儲鋰性能硅氧碳負極材料及制備方法，該方法制備出的硅氧碳材料屬于單分散球形顆粒，其內部自由碳含量相對較多，且循環穩定性得到明顯改善，作為鋰離子電池負極材料表現出了良好的電化學性能。

2、本發明的一些實施方式提供了一種高儲鋰性能硅氧碳負極材料的制備方法。以下從多個方面介紹本發明，以下多個方面的實施方式和有益效果可互相參考。

3、第一方面，本發明提供一種高儲鋰性能的硅氧碳負極材料的制備方法，包括：

4、s1，將苯基三乙氧基硅氧烷的水解-縮聚反應后得到聚合物前驅體；

5、s2，高溫熱解所述聚合物前驅體，得到未改性的硅氧碳sioc材料；

6、s3，將所述硅氧碳材料表面進行碳包覆，得到所述高儲鋰性能的硅氧碳負極材料。

7、根據本發明實施例的高儲鋰性能硅氧碳負極材料及制備方法，能夠得到單分散球形顆粒的硅氧碳材料，其內部自由碳含量相對較多。再對其進行表面碳包覆改性后得到的復合材料。與未改性的材料相比，循環穩定性得到明顯改善，作為鋰離子電池負極材料表現出了良好的電化學性能。

8、作為第一方面的一個實施例，步驟s1包括：

9、s11，向含有0.3-0.7ml鹽酸溶液、0.8-1.5ml去離子水和3-6ml乙醇的混合溶液中加入0.5-2ml的正硅酸四乙酯和所述苯基三乙氧基硅氧烷混合液，攪拌，得到水解產物；

10、s12，將所述水解產物快速加入到含有0.3-0.8ml氨水和10-20ml去離子水的混合溶液中，在室溫下繼續攪拌、反應，產物用去離子水和乙醇洗滌、離心分離、烘干，得到所述聚合物前驅體。

11、作為第一方面的一個實施例，所述正硅酸四乙酯和所述苯基三乙氧基硅氧烷溶液的體積比為(2-8)：(8-2)。

12、作為第一方面的一個實施例，所述正硅酸四乙酯和所述苯基三乙氧基硅氧烷溶液的體積比為3：7。

13、作為第一方面的一個實施例，步驟s2包括：將所述聚合物前驅體在氮氣氣氛中熱解，得到所述未改性的硅氧碳sioc材料。

14、作為第一方面的一個實施例，步驟s3包括：將60-100mg的所述硅氧碳材料與10-30mg聚偏氟乙烯粉末均勻混合后，分散在0.5-2ml的n-甲基吡咯烷酮中，干燥，將干燥后的產物在氮氣氣氛中熱解，得到碳包覆的所述高儲鋰性能的硅氧碳負極材料。

15、作為第一方面的一個實施例，所述鹽酸溶液的濃度小于0.01mol/l，所述氨水的濃度為28wt％。

16、作為第一方面的一個實施例，在s2中，在氮氣氣氛中升溫熱解的溫度為850℃～950℃之間。

17、作為第一方面的一個實施例，在s3中，在氮氣氣氛中升溫熱解的溫度為450℃～550℃之間。

18、第二方面，本發明還提供一種高儲鋰性能的硅氧碳負極材料，由第一方面實施例所述的制備方法制備而成，所述硅氧碳負極材料為單分散納/微球形顆粒形貌，表面被碳包覆。

19、本發明的上述技術方案至少具有如下有益效果之一：

20、根據本發明實施例的高儲鋰性能的硅氧碳負極材料的制備方法，通過在苯基三乙氧基硅氧烷中混入正硅酸四乙酯，以二種組分的混合物為原料，采用先水解-縮聚反應再經高溫熱解的方法制備了sioc材料。再以聚偏氟乙烯作為碳源，對其進行碳包覆改性，制備出sioc@c復合材料。由于sioc材料屬于單分散球形顆粒，其內部自由碳含量相對較多。再進一步進行碳包覆后，使其表面進行改性，可以得到更多含量的碳，與現有的材料相比，本發明的sioc@c復合材料能夠有效改善電極的循環穩定性，該材料作為鋰離子電池負極材料表現出了良好的電化學性能。

技術特征：

1.一種高儲鋰性能的硅氧碳負極材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s1包括：

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述正硅酸四乙酯和所述苯基三乙氧基硅氧烷溶液的體積比為(2-8)：(8-2)。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述正硅酸四乙酯和所述苯基三乙氧基硅氧烷溶液的體積比為3：7。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s2包括：

6.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述s3包括：

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述鹽酸溶液的濃度小于0.01mol/l，所述氨水的濃度為28wt％。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在所述s2中，在氮氣氣氛中升溫熱解的溫度為850℃～950℃之間。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，在所述s3中，在氮氣氣氛中升溫熱解的溫度為450℃～550℃之間。

10.一種高儲鋰性能的硅氧碳負極材料，其特征在于，由權利要求1至權利要求9所述的制備方法制備而成，所述硅氧碳負極材料為單分散納/微球形顆粒形貌，表面被碳包覆。

技術總結
本發明提供一種高儲鋰性能硅氧碳負極材料及制備方法，該方法包括S1，將苯基三乙氧基硅氧烷的水解?縮聚反應后得到聚合物前驅體；S2，高溫熱解所述聚合物前驅體，得到未改性的硅氧碳SiOC材料；S3，將所述硅氧碳材料表面進行碳包覆，得到所述高儲鋰性能的硅氧碳負極材料。本發明實施例的方法，制備工藝簡單，且該方法制備的負極材料的循環穩定性得到明顯改善，作為鋰離子電池負極材料表現出了良好的電化學性能。

技術研發人員：解志成,方耀國,江泰志,張雅,陳一宏,程騫
受保護的技術使用者：上海軒邑新能源發展有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/1/13