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氧化亞硅負極及其制備方法與流程

1047   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:安徽科達新材料有限公司  
2023-09-20 14:10:51
1.本發(fā)明涉及涉及一種高首效長循環(huán)氧化亞硅負極的制備方法。 背景技術(shù): 2.近年來,隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用,市場對鋰離子電池能量密度要求也越來越高,在負極材料方面,傳統(tǒng)的石墨負極理論比容量為372mah/g,已經(jīng)難以滿足高能量密度電池的需求。硅基材料因高達4200mah/g的理論比容量而備受關(guān)注,但其在充放電過程中,體積膨脹高達300%,導(dǎo)致硅基負極材料的可逆容量低,循環(huán)性能差。 3.氧化亞硅負極材料由于具有高的比容量,以及較低的體積膨脹(200%)備受人們關(guān)注。氧化亞硅中二氧化硅的存在一定程度上緩解了硅在嵌鋰過程的體積膨脹,但作為非活性物質(zhì)的二氧化硅同時也使得氧化亞硅的首效較低;而相較于石墨12%左右的體積膨脹,氧化亞硅接近200%的體積膨脹也造成其循環(huán)性能較差。 4.經(jīng)檢索,中國專利申請?zhí)枮?01911024768.1,申請公開日為2020年4月10日的專利申請文件公開了一種硅酸鎂-碳包覆氧化亞硅復(fù)合負極材料及其制備方法。該專利復(fù)合負極材料包括內(nèi)核層和包覆在內(nèi)核層外表面的無定形碳,所述內(nèi)核層由sio2顆粒、si顆粒、及mg2sio4顆粒組成,其中sio2顆粒和si顆粒均勻分布,所述mg2sio4的含量從內(nèi)核層的核心向外呈遞增的梯度分布。該發(fā)明采用制備過程中加入了金屬mg粉和mgo粉,通過對mg粉和mgo粉的含量配比,有效地對最終產(chǎn)物中mg2sio4含量進行控制,同時mgo粉的加入有利于mg2sio4相在氧化亞硅中由外而內(nèi)形成梯度分布,以此有效地減弱氧化亞硅材料在充放電過程中的體積膨脹。但是,該方法未經(jīng)過除雜,非活性物質(zhì)含量較高,不利于容量和首效的發(fā)揮;這里的非活性物質(zhì)是指在鎂熱還原過程中生成的mgo、mg2sio4以及未參與反應(yīng)的mgo,這些物質(zhì)對材料的容量沒有貢獻。而且該專利是先碳化包覆,再進行鎂熱還原,鎂熱過程放熱量大,會伴隨著硅顆粒的生長,對于碳層有破壞作用。 5.再如,中國專利申請?zhí)枮?01410853426.1,申請公開日為2015年4月29日的專利申請文件公開了鋰離子二次電池硅氧化物復(fù)合負極材料及其制備方法。該專利復(fù)合材料是由硅氧化物、石墨類碳材料和無定形碳材料組成。以堿(土)金屬氯化物為吸熱劑,將二氧化硅鎂熱還原成硅氧化物,經(jīng)酸腐蝕、抽濾洗滌、真空干燥后將硅氧化物和石墨進行預(yù)球磨,再補充有機碳源二次球磨,高溫?zé)崽幚砗蠹吹霉柩趸飶?fù)合負極
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氧化亞硅負極 硅基材料
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