[发明专利]氧化硅-碳复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化硅-碳复合物及其制备方法。

背景技术

锂二次电池是一种能量储存装置，其中，电能储存在电池中，同时，在放电过程中，锂离子从阳极向阴极移动，而在充电过程中，锂离子从阴极向阳极移动。当与其他电池相比时，锂二次电池具有更高的能量密度和更低的自放电率，因此，锂二次电池广泛用于各个行业。

锂二次电池的部件可以分为阴极、阳极、电解质和隔膜。在早期的锂二次电池中，锂金属用作阳极活性材料。然而，由于当重复充放电时可能发生安全问题，所以，锂金属已经被碳基材料(例如，石墨)取代。由于碳基阳极活性材料具有类似于锂金属的与锂离子的电化学反应电位，并且在锂离子连续的嵌入和脱嵌过程中晶体结构的变化较小，因此，连续充放电成为可能。因此，可以提供优异的充放电寿命。

然而，由于锂二次电池市场最近从移动设备中使用的小型锂二次电池扩展到车辆中使用的大型二次电池，故需要开发高容量和高功率阳极活性材料的技术。因此，开发了比碳基阳极活性材料具有更高理论容量的非碳基阳极活性材料，例如，基于硅、锡、锗、锌、铅的材料。

上述阳极活性材料可以通过提高充放电容量来提高能量密度。然而，由于反复充放电时电极上会产生枝晶或非导电化合物，因此，充放电特性会变差，或者在锂离子的嵌入和脱嵌过程中膨胀和收缩会增加。因此，就使用上述阳极活性材料的二次电池而言，根据反复的充放电，放电容量的保持(下文中称为“寿命特性”)会不足，并且制备后的首次放电容量和首次充电容量之比(放电容量/充电容量，后文称作“首次效率”)也会不足。

发明内容

技术问题

本发明提供一种氧化硅-碳复合物，其中，氧化硅中氧的量得到控制，并且该氧化硅的表面覆盖有碳。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种氧化硅-碳复合物的制备方法，该方法包括：将硅和二氧化硅混合并加入反应室内、降低反应室的压力以获得高真空度同时将反应室内的温度升高到反应温度、在还原气氛下使硅和二氧化硅的混合物反应、以及将通过所述反应制备的氧化硅的表面覆盖碳。

根据本发明的另一个方面，提供一种氧化硅-碳复合物，其包括氧化硅和在氧化硅表面的碳覆盖层，其中，在X射线衍射(XRD)图中，40°到60°的2θ范围内的峰的最大高度(h₂)与15°到40°的2θ范围内的峰的最大高度(h₁)的比值满足0.40≤h₂/h₁≤1.5。

有益效果

根据本发明，由于通过产生还原气氛并控制压力可以控制氧化硅中氧的量，所以，可以得到含氧量低的氧化硅。因此，通过在含氧量低的氧化硅的表面形成碳覆盖层可以进一步提高电导率。

另外，通过计算氧化硅-碳复合物的X射线衍射图中特定2θ范围内的高度比值可以预测二次电池的首次效率。

附图说明

图1是示意图，示出了本发明的一个实施例所述的氧化硅-碳复合物的制备装置；以及

图2示出了本发明所述的实例中制备的氧化硅-碳复合物和对比例中制备的氧化硅的X射线衍射(XRD)图中25°处的峰的最大高度(h₁)和52°处的峰的最大高度(h₂)。

具体实施方式

本发明提供一种氧化硅-碳复合物的制备方法，该方法包括将硅和二氧化硅混合并放入反应室内、降低反应室的压力以获得高真空度同时将反应室内的温度升高到反应温度、在还原气氛下使硅和二氧化硅的混合物反应、以及在通过所述反应制备的氧化硅的表面覆盖碳。