CN108321362B - 一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为0.1‑20％。本发明含锂硅氧化物性能优异，可提高非水电解质二次电池的性能，体积膨胀较小、循环性能较为优良，还具有高首次库伦效率、高容量的优异性能。本发明原料易得，成本低廉，可广泛应用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物。
背景技术
作为新一代的绿色能源之一，锂离子电池拥有高能量密度和良好的循环性能，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车电源和电力储能***。传统内燃机汽车单次充能的行驶里程为600-800km，而目前动力锂离子电池为200-300km，仍然存在较大差距。当前商业化的锂离子电池负极材料主要采用石墨、硅基负极等。虽然硅基负极材料的理论比容量是传统石墨负极材料的几倍，但是面临较低的首次库伦效率问题。进一步提升锂离子电池性能，研发大容量和长循环性能的锂离子电池硅基负极材料具有重要意义。硅氧化物（SiOx ，x为氧化覆盖膜，0<x<2）材料的粒径为几纳米到几十纳米的非晶硅微细分散于类二氧化硅结构中。硅氧化物材料的嵌锂容量虽较硅材料低，但却是石墨材料的4-6倍，而且其体积膨胀较小，循环性能较为优良，可考虑作为良好的负极材料；然而硅氧化物材料作为锂离子电池负极材料，首次库伦效率较低，循环性能有待提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，以实现提高电池首次库伦效率、容量的目的。
本发明提出的一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为0.1-20%。
优选地，所述含锂硅氧化物所含的锂未Li2O化。
优选地，所述含锂硅氧化物的含锂量为0.5-15%。
优选地，所述含锂硅氧化物的平均粒径为0.1-30μm，BET比表面积为0.5-30m2/g。
优选地，所述含锂硅氧化物的平均粒径为0.2-20μm，BET比表面积为1-20m2/g。
优选地，所述含锂气体的原料为锂金属或含锂化合物。
优选地，所述含锂化合物选自Li2O、Li2CO3、LiOH中的至少一种。
优选地，所述含锂硅氧化物的制备方法具体步骤如下：对原料A进行加热，以产生SiO气体，对所产生的SiO气体供给含锂气体，共同沉积得到含锂硅氧化物；其中，原料A为二氧化硅粉末和硅粉末的混合物或氧化硅粉末。
优选地，所述原料A在减压或惰性气体条件下进行加热。
优选地，所述原料A的加热温度为1100-1700℃。
优选地，所述原料A的加热温度为1200-1500℃。
优选地，所述减压条件的压强为5-100Pa。
优选地，所述惰性气体选自氩气、氦气中的一种。
优选地，所述沉积温度为500-1600℃。
优选地，所述沉积温度为500-1000℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）本发明含锂硅氧化物所含有0.1~20%的锂并未Li2O化，而是形成硅锂合金或Li2SiO3形式，因此补锂后的硅氧化物性能优异，可以作为高品质的性能优异的非水电解质二次电池负极材料。
2）利用本发明制备的非水电解质二次电池，具有高电池容量、阶梯提升的首次库伦效率的优异特性，电池倍率性能良好。
3）本发明原料易得，成本低廉，可广泛应用于工业化生产。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为0.1-20%。
实施例2
一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为20%；
其中，所述含锂硅氧化物所含的锂未Li2O化；所述含锂硅氧化物的平均粒径为0.1μm，BET比表面积为30m2/g；所述含锂气体的原料为锂金属；
所述含锂硅氧化物的制备方法具体步骤如下：对原料A加热至1100℃，以产生SiO气体，在1600℃温度下对所产生的SiO气体供给含锂气体，共同沉积得到含锂硅氧化物，其中，原料A为氧化硅粉末；
所述原料A在减压条件下进行加热；所述减压环境的压强为5Pa。
实施例3
一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为0.1%；
其中，所述含锂硅氧化物所含的锂未Li2O化；所述含锂硅氧化物的平均粒径为30μm，BET比表面积为0.5m2/g；所述含锂气体的原料为含锂化合物；所述含锂化合物为Li2O和LiOH；
所述含锂硅氧化物的制备方法具体步骤如下：对原料A加热至1700℃，以产生SiO气体，在500℃温度下对所产生的SiO气体供给含锂气体，共同沉积得到含锂硅氧化物，其中，原料A为二氧化硅粉末和硅粉末的混合物；
所述原料A在减压条件下进行加热；所述减压环境的压强为100Pa。
实施例4
一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为15%；
其中，所述含锂硅氧化物所含的锂未Li2O化；所述含锂硅氧化物的平均粒径为0.2μm，BET比表面积为20m2/g；所述含锂气体的原料为含锂化合物；所述含锂化合物为Li2O；
所述含锂硅氧化物的制备方法具体步骤如下：对原料A加热至1200℃，以产生SiO气体，在温度为1000℃下对所产生的SiO气体供给含锂气体，共同沉积得到含锂硅氧化物，其中，原料A为氧化硅粉末；
所述原料A在惰性气体条件下进行加热；所述惰性气体为氩气。
实施例5
一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为0.5%；
其中，所述含锂硅氧化物所含的锂未Li2O化；所述含锂硅氧化物的平均粒径为20μm，BET比表面积为1m2/g；所述含锂气体的原料为含锂化合物；所述含锂化合物为Li2CO3和LiOH；
所述含锂硅氧化物的制备方法具体步骤如下：对原料A加热至1500℃，以产生SiO气体，在温度为500℃下对所产生的SiO气体供给含锂气体，共同沉积得到含锂硅氧化物，其中，原料A为二氧化硅粉末和硅粉末的混合物；
所述原料A在惰性气体条件下进行加热；所述惰性气体为氦气。
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。
Claims (11)
1.一种非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，其是通过使SiO气体和含锂气体共同沉积而获得的含锂硅氧化物，且所述含锂硅氧化物的含锂量为0.1-0.5%；
所述含锂硅氧化物所含的锂未Li2O化；
所述含锂硅氧化物的制备方法具体步骤如下：对原料A进行加热，以产生SiO气体，对所产生的SiO气体供给含锂气体，共同沉积得到含锂硅氧化物；其中，原料A为二氧化硅粉末和硅粉末的混合物或氧化硅粉末；所述沉积温度为1000-1600℃。
2.根据权利要求1所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述含锂硅氧化物的含锂量为0.5%。
3.根据权利要求1所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述含锂硅氧化物的平均粒径为0.1-30μm，BET比表面积为0.5-30m2/g。
4.根据权利要求1所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述含锂硅氧化物的平均粒径为0.2-20μm，BET比表面积为1-20m2/g。
5.根据权利要求1所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述含锂气体的原料为锂金属或含锂化合物。
6.根据权利要求5所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述含锂化合物选自Li2O、Li2CO3、LiOH中的至少一种。
7.根据权利要求1所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述原料A在减压或惰性气体条件下进行加热。
8.根据权利要求7所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述原料A的加热温度为1100-1700℃。
9.根据权利要求7所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述原料A的加热温度为1200-1500℃。
10.根据权利要求7所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述减压条件的压强为5-100Pa。
11.根据权利要求7所述非水电解质二次电池负极材料用硅氧化物，其特征在于，所述惰性气体选自氩气、氦气中的一种。
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| CN102255082A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 信越化学工业株式会社 | 硅氧化物材料、制作方法、负电极、锂离子二次蓄电池和电化学电容器 |
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