[发明专利]X-H-Si-O材料、负极活性材料及其制备方法、电化学电池负极材料及电化学电池

权利要求书

1.一种负极活性材料的制备方法，包括：

S1，提供提纯后的层状硅酸盐；

S2，将所述层状硅酸盐与酸溶液混合，至少部分去除所述层状硅酸盐中的金属元素；

S3，将所述步骤S2得到的固体产物与X源溶液混合，所述X源溶液的pH值为8至14，使所述固体产物中的氢部分被X取代，得到所述负极活性材料；

其中，所述步骤S2的所述酸溶液中氢离子的浓度为0.01mol/L至5mol/L；以及

所述方法进一步包括S4，加热所述步骤S3得到的氢部分被X取代后的固体产物，去除至少部分结晶水和/或结构水，并保持所述层状硅酸盐的硅氧四面体层结构；

所述层状硅酸盐为坡缕石，所述步骤S4的加热的温度为大于或等于80℃并且小于600℃；

所述负极活性材料具有类层状硅酸盐结构，包括X、H、Si、O，并且不包括其他金属元素；或者包括X、H、Si、O及其他金属元素，且所述其他金属元素与Si的摩尔比小于或等于0.4；X选自碱金属和碱土金属元素中的至少一种；

其中所述类层状硅酸盐结构包括多个相互层叠的硅氧四面体层；

所述其他金属元素包括位于所述硅氧四面体层之间的第一金属元素M1，M1与Si的摩尔比≤0.025。

2.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的所述酸溶液选自硝酸水溶液、盐酸水溶液、硫酸水溶液、醋酸水溶液、磷酸水溶液和草酸水溶液中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的所述X源溶液中X离子的浓度为0.1mol/L至10mol/L。

4.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的所述使所述固体产物中的氢部分被X取代步骤为液相常压反应步骤或者液相加压反应步骤，所述液相常压反应步骤为使所述混合步骤在常压下进行，温度为25℃至200℃；所述液相加压反应步骤包括水热反应或溶剂热反应步骤，温度为60℃至200℃，反应压力为0.15MPa至60MPa。

5.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的所述X源溶液中的X源选自锂源或钠源中的至少一种，所述锂源包括氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、碳酸锂、磷酸锂、氯酸锂、氟化锂、氯化锂、溴化锂和碘化锂中的至少一种，所述钠源包括氢氧化钠、硝酸钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、氯酸钠、氟化钠、氯化钠、溴化钠和碘化钠中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，

所述S4的所述加热的温度通过对所述S2的产物或所述S3的产物进行热重分析得到。

7.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述X选自Li和Na中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述硅氧四面体层为掺杂的硅氧四面体层，所述其他金属元素包括位于所述硅氧四面体层中取代部分Si位于四面体中心的第二金属元素M₂，M₂与Si的摩尔比≤1:3。

9.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述其他金属元素选自Al、Mg、Fe、Ca、Zn及K中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述H与部分O以结构水和/或结晶水的形式存在，所述结构水以H⁺、OH^-、和/或H₃O⁺形式存在，所述结晶水以H₂O形式存在。

11.根据权利要求1所述的负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述类层状硅酸盐结构中X与Si的摩尔比为1:4至3:1。