一种复合物、其制备方法及采用该复合物制备的负极和锂离子电池与流程

文档序号:12749792阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种复合物,其特征在于,所述复合物包括硅、硅氧化物和硅酸盐,所述硅酸盐中的阳离子元素为还原剂元素,且Si、O和还原剂元素均匀分布;

其中,所述硅氧化物的化学组成为SiOx,0<x≤2。

2.根据权利要求1所述的复合物,其特征在于,所述复合物中还包括还原剂和/或还原剂的氧化物,且复合物中的Si、O和还原剂元素均匀分布,所述还原剂元素来自于硅酸盐以及还原剂和/或还原剂的氧化物;

优选地,所述还原剂为Li、Na、Mg、Al、Ca、Zn或Fe中的任意一种或至少两种的混合物;

优选地,以所述复合物的总质量为100%计,所述还原剂和/或还原剂的氧化物的质量百分含量为0.5~50%。

3.如权利要求1或2所述的复合物的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

(1)将硅氧化物和/或制备硅氧化物的原料以及还原剂和/或制备还原剂的原料置于真空炉中;

(2)在负压环境下加热并保温,得到SiO蒸汽和还原剂蒸汽,然后凝结,出料,得到复合物。

4.根据权利要求3所述的复合物的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述硅氧化物的化学组成为SiOx,其中0<X<2;

优选地,所述制备硅氧化物的原料为SiO2与还原性物质的混合物;

优选地,所述制备还原剂的原料为还原剂的氧化物和/或还原剂的盐类与还原性物质的混合物;

优选地,所述还原性物质为Si、C、Mg、Al、Li、Na、Ca、Zn、Fe或硅铁粉中的任意一种或至少两种的混合物;

步骤(1)所述还原剂为Li、Na、Mg、Al、Ca、Zn或Fe中的任意一种或至少两种的混合物;

优选地,步骤(1)的具体过程为方案A、方案B或方案C中的任意一种,

其中,所述方案A为:将硅氧化物和/或制备硅氧化物的原料以及还原剂和/或制备还原剂的原料先混合,然后再投入到真空炉中;

所述方案B为:将硅氧化物和/或其制备硅氧化物的原料放置于真空炉中的靠近炉尾一端,将还原剂和/或制备还原剂的原料放置于真空炉中的靠近炉口一端;

所述方案C为:将硅氧化物和/或制备硅氧化物的原料放置于真空炉中的靠近炉口一端,将还原剂和/或制备还原剂的原料放置于真空炉中的靠近炉尾一端;

优选地,步骤(2)所述负压环境的真空度为0~5000Pa;

优选地,步骤(2)所述加热的温度为500~1500℃,优选为1000~1400℃;

优选地,步骤(2)所述保温的时间为1~30h,优选为12~24h;

优选地,步骤(2)所述凝结的温度为500~1000℃;

优选地,步骤(2)所述出料的温度不高于1000℃。

5.一种负极材料,其特征在于,所述负极材料的原料组分包括权利要求1或2所述的复合物。

6.如权利要求5所述的负极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

以权利要求1或2所述的复合物作为原料组分,对所述复合物进行烧成,得到负极材料;

优选地,所述烧成的温度为500~1100℃;

优选地,所述烧成的时间为2~20h。

7.根据权利要求6所述的负极材料的制备方法,其特征在于,所述方法还包括在烧成之前可选地对复合物进行热处理的步骤,所述热处理的温度优选为200~1000℃;

优选地,所述热处理的时间优选为0.5~16h;

优选地,所述热处理在惰性气体的保护下进行,所述惰性气体为氮气、氩气、氦气、氖气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的混合气。

8.根据权利要求6或7所述的负极材料的制备方法,其特征在于,所述方法还包括在烧成之前进行包覆的步骤;

优选地,当所述方法中包含热处理步骤时,所述包覆的步骤在热处理之后烧成之前进行;

优选地,所述包覆采用的方法为气相包覆法、液相包覆法或固相包覆法中的任意一种。

9.根据权利要求6-8任一项所述的负极材料的制备方法,其特征在于,所述方法还包括粉碎、酸洗或分级的步骤中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,所述粉碎的步骤采用的方法为球磨、气流粉碎、破碎或球形化中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,所述酸洗的步骤中,使用的酸为硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸或氢氟酸中的任意一种或至少两种的混合酸;

优选地,所述酸洗的步骤中,酸洗的时间为0.2~12h;

优选地,所述分级的步骤中,分级选出平均粒径D50为1~100μm、比表面积为1~120m2/g的物料。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,当所述方法中包括热处理、粉碎和分级的步骤时,按方案Ⅰ、方案Ⅱ或方案Ⅲ中的任意一种进行,

其中,所述方案Ⅰ为:先粉碎、再分级、最后热处理;

所述方案Ⅱ为:先粉碎、再热处理、最后分级;

所述方案Ⅲ为:先热处理、再粉碎、最后分级。

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