高储锂性能硅氧碳负极材料及制备方法与流程

本发明涉及锂电子电池材料制备领域，尤其涉及高储锂性能硅氧碳负极材料及制备方法。

背景技术：

1、硅氧碳sioc作为锂离子电池高容量负极材料，一直受到重视和研究。但目前为止其储锂机制仍不十分明确。目前，sioc材料的储锂性能与其化学组成、微观结构、导电性、颗粒尺寸、形貌以及微孔结构等众多因素有关。sioc材料由sioc玻璃相和自由碳组成，且具有丰富的微孔结构，其电化学性能与sioc玻璃相、自由碳和微孔结构皆有关系。具有不同组成的sioc材料表现出明显不同的电化学性能。因此，研究sioc材料的组成与储锂性能之间的关系具有重要的意义。

2、然而，现有的负极材料制备的电极充放电循环过程中，表现出的循环稳定性并不能满足人们对电池性能的要求，因此，需要改善此类问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种高储锂性能硅氧碳负极材料及制备方法，该方法制备出的硅氧碳材料属于单分散球形颗粒，其内部自由碳含量相对较多，且循环稳定性得到明显改善，作为锂离子电池负极材料表现出了良好的电化学性能。

2、本发明的一些实施方式提供了一种高储锂性能硅氧碳负极材料的制备方法。以下从多个方面介绍本发明，以下多个方面的实施方式和有益效果可互相参考。

3、第一方面，本发明提供一种高储锂性能的硅氧碳负极材料的制备方法，包括：

4、s1，将苯基三乙氧基硅氧烷的水解-缩聚反应后得到聚合物前驱体；

5、s2，高温热解所述聚合物前驱体，得到未改性的硅氧碳sioc材料；

6、s3，将所述硅氧碳材料表面进行碳包覆，得到所述高储锂性能的硅氧碳负极材料。

7、根据本发明实施例的高储锂性能硅氧碳负极材料及制备方法，能够得到单分散球形颗粒的硅氧碳材料，其内部自由碳含量相对较多。再对其进行表面碳包覆改性后得到的复合材料。与未改性的材料相比，循环稳定性得到明显改善，作为锂离子电池负极材料表现出了良好的电化学性能。

8、作为第一方面的一个实施例，步骤s1包括：

9、s11，向含有0.3-0.7ml盐酸溶液、0.8-1.5ml去离子水和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，搅拌，得到水解产物；

10、s12，将所述水解产物快速加入到含有0.3-0.8ml氨水和10-20ml去离子水的混合溶液中，在室温下继续搅拌、反应，产物用去离子水和乙醇洗涤、离心分离、烘干，得到所述聚合物前驱体。

11、作为第一方面的一个实施例，所述正硅酸四乙酯和所述苯基三乙氧基硅氧烷溶液的体积比为(2-8)：(8-2)。

12、作为第一方面的一个实施例，所述正硅酸四乙酯和所述苯基三乙氧基硅氧烷溶液的体积比为3：7。

13、作为第一方面的一个实施例，步骤s2包括：将所述聚合物前驱体在氮气气氛中热解，得到所述未改性的硅氧碳sioc材料。

14、作为第一方面的一个实施例，步骤s3包括：将60-100mg的所述硅氧碳材料与10-30mg聚偏氟乙烯粉末均匀混合后，分散在0.5-2ml的n-甲基吡咯烷酮中，干燥，将干燥后的产物在氮气气氛中热解，得到碳包覆的所述高储锂性能的硅氧碳负极材料。

15、作为第一方面的一个实施例，所述盐酸溶液的浓度小于0.01mol/l，所述氨水的浓度为28wt％。

16、作为第一方面的一个实施例，在s2中，在氮气气氛中升温热解的温度为850℃～950℃之间。

17、作为第一方面的一个实施例，在s3中，在氮气气氛中升温热解的温度为450℃～550℃之间。

18、第二方面，本发明还提供一种高储锂性能的硅氧碳负极材料，由第一方面实施例所述的制备方法制备而成，所述硅氧碳负极材料为单分散纳/微球形颗粒形貌，表面被碳包覆。

19、本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

20、根据本发明实施例的高储锂性能的硅氧碳负极材料的制备方法，通过在苯基三乙氧基硅氧烷中混入正硅酸四乙酯，以二种组分的混合物为原料，采用先水解-缩聚反应再经高温热解的方法制备了sioc材料。再以聚偏氟乙烯作为碳源，对其进行碳包覆改性，制备出sioc@c复合材料。由于sioc材料属于单分散球形颗粒，其内部自由碳含量相对较多。再进一步进行碳包覆后，使其表面进行改性，可以得到更多含量的碳，与现有的材料相比，本发明的sioc@c复合材料能够有效改善电极的循环稳定性，该材料作为锂离子电池负极材料表现出了良好的电化学性能。

技术特征：

1.一种高储锂性能的硅氧碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s1包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，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体积比为(2-8)：(8-2)。

4.根据权利要求3所述的制备方法，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体积比为3：7。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2包括：

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述s3包括：

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度小于0.01mol/l，所述氨水的浓度为28wt％。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述s2中，在氮气气氛中升温热解的温度为850℃～950℃之间。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述s3中，在氮气气氛中升温热解的温度为450℃～550℃之间。

10.一种高储锂性能的硅氧碳负极材料，其特征在于，由权利要求1至权利要求9所述的制备方法制备而成，所述硅氧碳负极材料为单分散纳/微球形颗粒形貌，表面被碳包覆。

技术总结
本发明提供一种高储锂性能硅氧碳负极材料及制备方法，该方法包括S1，将苯基三乙氧基硅氧烷的水解‑缩聚反应后得到聚合物前驱体；S2，高温热解所述聚合物前驱体，得到未改性的硅氧碳SiOC材料；S3，将所述硅氧碳材料表面进行碳包覆，得到所述高储锂性能的硅氧碳负极材料。本发明实施例的方法，制备工艺简单，且该方法制备的负极材料的循环稳定性得到明显改善，作为锂离子电池负极材料表现出了良好的电化学性能。

技术研发人员：解志成,方耀国,江泰志,张雅,陈一宏,程骞
受保护的技术使用者：上海轩邑新能源发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13