(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211238570.5 (22)申请日 2022.10.11 (71)申请人 中国人民解 放军军事科学院防化研 究院 地址 100191 北京市海淀区花园北路3 5号 西楼 (72)发明人 王跃　邱景义　李萌　文越华　 祝夏雨　张松通　 (74)专利代理 机构 中国人民解 放军防化研究院 专利服务中心 1 1046 专利代理师 刘永盛 (51)Int.Cl. C01B 32/05(2017.01) C01B 33/113(2006.01) H01M 4/48(2010.01)H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) B82Y 40/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) (54)发明名称 一种用于锂离子电池的C@Si O复合负极材料 制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于锂离子电池的C@SiO 复合负极材料制备方法， 属于锂离子电池原材料 领域。 所述方法包括以下步骤： (1)将SiO2和炭黑 的反应产物SiO沉积于多孔碳材料的孔洞内， 得 到SiO@C前驱体； (2)将SiO@C前驱体与有机碳源 复合， 得到SiO @C@有机碳源前 驱体； (3)将SiO @C@ 有机碳源前驱体在惰性气氛下高温热处理， 使 得 有机碳源原位碳化， 并与多孔碳连接， 形成对Si O 的完整包覆， 得到的C包覆Si O材料， 经研磨后， 即 用于锂离子电池的C@SiO复合负极材料。 通过本 发明的方法， 所得C@SiO复合负极材料， 在纳米 SiO材料表面实现原位碳包覆， 形成均匀的碳包 覆层， 有效缓解SiO负极材料的体积膨胀， 该方法 成本低、 产品形貌均匀、 工艺简单， 适合工业化生 产。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115535999 A 2022.12.30 CN 115535999 A 1.一种用于锂离子电池的C@SiO复合负极材料制备方法， 其特征在于， 所述复合负极材 料的制备 方法步骤如下： 步骤一、 SiO@C前驱体的制备 将SiO2颗粒在高能球磨机中， 以300～500r/min转速处理3～10h后， 加入炭黑混合均匀 置于反应炉内， 在流动N2或Ar气氛下， 于600～1600℃下， 热处理2～24h， 尾气 通过多孔碳材 料， 使得SiO沉积于多孔碳材料的孔洞内， 得到SiO@C前驱体； 其中， SiO2与炭黑摩尔比为1∶ 1 ～3， 球磨后SiO2颗粒粒径≤1 μm， 炭黑粒径≤1 μm； 多孔碳材料的孔结构为贯通孔， 孔径为20 ～100nm， 孔壁厚20～10 0nm， 多孔 碳材料的粒径为0.2 ～10 μm； 步骤二、 SiO@C与碳源的混合 将有机碳源， 溶于去离子水中， 形成溶液； 将SiO@C前驱体置于溶液内， 得到悬浮液； 将 悬浮液置入真空箱内， 在真空度≤100Pa状态下， 保持0.5～24h后， 取出悬浮液， 置于干燥箱 内， 于80～120℃下， 去除去离子水， 得到SiO@C@有机碳源前驱体； 按重量份计， 有机碳源为 20～50重量份， SiO@C前驱体为10～3 0重量份， 去离 子水为40～70重量份； 所述的有机碳源为水 溶性树脂、 淀粉、 葡萄糖、 糊精、 蔗糖、 柠檬酸中的一种以上； 步骤三、 C@SiO复合材 料的制备 将所得的SiO@C@有机碳源前 驱体置于反应炉内， 在N2或Ar气氛下， 于500～1000℃下， 热 处理1～24h， 使得有机碳源原位碳化， 并与多孔碳连接， 形成对SiO 的完整包覆， 得到的C包 覆SiO材料， 经研磨后， 即用于锂离 子电池的C@SiO复合负极材 料。 2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池的C@SiO复合负极材料制备方法， 其特征 在于， C@SiO复合负极材 料为多孔结构， 颗粒 粒径为1～ 20 μm， 孔径为10 0～200nm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115535999 A 2一种用于锂离 子电池的C@SiO复合负极材料制备方 法 技术领域 [0001]本发明公开了一种用于锂离子电池的C@SiO复合负极材料制备方法， 属于锂离子 电池原材 料领域。 背景技术 [0002]锂离子电池具有能量密度 高、 高作电压高、 安全性能高、 工作温度范围宽、 循环寿 命长等优点， 已在便携式电子产品、 电动汽车、 储能电站等领域广泛应用， 是当前可充电电 池的主流发展方向。 锂离子电池的主要构成材料包括正负极材料、 电解液和隔膜材料等。 负 极材料作为关键材 料， 它的选择直接决定 了电池性能的高低。 [0003]目前应用最为广泛的负极材料为石墨类负极材料， 但是石墨的理论比容量仅为 372mAh/g， 远不能满足高比能量电池对负极材料的需求； 硅负极的理论比容量约为 4000mAh/g， 但 其充放电过程中伴随着 300％的体积形变， 使得电极材料碎裂粉化， 造成容量 快速衰减； 氧化亚硅的理论比容量接近2 400mAh/g， 且充放电过程中体积形变约为160％， 远 低于硅负极， 因此SiO负极材 料成为目前研究的热点。 [0004]SiO负极材料的缺点主要为： 导电性差、 首次库 伦效率低和循环过程中体积形变仍 较大， 导致SiO负极材料循环稳定性和倍率性能不佳。 针对这些问题， 研究人员开展了多项 研究： (1)纳米化， 制备纳米尺度的SiO颗粒， 缓解充放电过程中的体积膨胀， 但是纳米材料 比表面积大， 在充放电过程中造成副 反应增多， 库伦效率降低； (2)碳包覆改性， 提高SiO材 料的电导率， 并缓解体积膨胀， 但碳包覆造成颗粒尺寸增大和包覆 不均匀的问题。 因此， SiO 负极材料的大规模应用还面临众多问题， 进一 步提高其循环性能， 还需更多的研究。 发明内容 [0005]本发明的目的是解决SiO负极材料电导率低和体积膨胀的问题， 提供一种用于锂 离子电池的C@SiO 复合负极材料制备方法， 可显著提高SiO材料的电导率， 缓解SiO材料体积 膨胀， 改善SiO负极材 料循环稳定性。 [0006]本发明采用的技术方案， 用于锂离子电池的C@SiO复合负极材料制备方法步骤如 下： [0007]步骤一、 SiO@C前驱体的制备 [0008]将SiO2颗粒在高能球磨机中， 以300～500r/min转速处理3～10h后， 加入炭黑混合 均匀置于反应炉内， 在流动N2或Ar气氛下， 于600～1600℃下， 热处理2～24h， 尾气通过多孔 碳材料， 使得SiO沉积于多孔碳材料的孔洞内， 得到SiO@C前驱体； 其中， SiO2与炭黑摩尔比 为1∶1～3， 球磨后SiO2颗粒粒径≤1μm， 炭黑粒径≤1μm； 多孔碳材料的孔结构为贯通孔， 孔 径为20～10 0nm， 孔壁厚20～10 0nm， 多孔 碳材料的粒径为0.2 ～10 μm； [0009]步骤二、 SiO@C与碳源的混合 [0010]将有机碳源， 溶于去离子水中， 形成溶液； 将SiO@C前驱体置于溶液内， 得到悬浮 液； 将悬浮液置入真空箱内， 在真空度≤100Pa状态下， 保持0.5～24h后， 取出悬浮液， 置于说　明　书 1/3 页 3 CN 115535999 A 3