[发明专利]一种负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括纳米硅、硅氧化物和晶质的Li₂Si₂O₅，其中Li₂Si₂O₅晶粒尺寸＜20nm。

2.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述硅氧化物的化学式为SiOx，其中，0＜x＜1；

优选地，所述纳米硅分散于硅氧化物和Li₂Si₂O₅中；

优选地，所述纳米硅的粒径为0-15nm且不包含0nm；

优选地，所述负极材料中，Li₂Si₂O₅的质量分数为30-70wt％。

3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料还在表面包覆有碳层；

优选地，所述负极材料中，碳层的质量分数为1-10wt％。

4.一种如权利要求1-3任一项所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)对硅氧材料在保护性气氛下进行热处理，得到热处理硅氧材料；

(2)在保护性气氛下，将步骤(1)所述热处理硅氧材料与锂源混合，并在保护性气氛下，进行烧结，得到所述负极材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅氧材料为化学式为SiO_y的氧化硅材料，其中0＜y＜2；

优选地，步骤(1)所述硅氧材料为氧化亚硅；

优选地，所述硅氧材料的表面包覆有碳层；

优选地，步骤(1)所述保护性气氛包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述热处理的温度为600-1000℃，优选为700-900℃；

优选地，步骤(1)所述热处理的时间为4-10h。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锂源包括金属锂、碳酸锂、氢氧化锂或醋酸锂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)中，所述热处理硅氧材料与锂源的摩尔比为1.5:1-7:1，优选为2.5:1-5:1。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述保护性气氛包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述烧结的温度为300-900℃，优选为500-800℃；

优选地，步骤(2)所述烧结的时间为2-8h。

8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在烧结后，对烧结产品进行后处理；

优选地，所述后处理包括水洗和/或酸洗。

9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)对氧化亚硅在保护性气氛或真空下进行热处理，热处理温度为700-900℃，热处理时间为4-10h，得到热处理的氧化亚硅；

(2)将步骤(1)所述热处理的氧化亚硅与锂源在混合设备中混合，并在保护性气氛或真空下，进行烧结，烧结的温度为500-800℃，烧结的时间为2-8h，对烧结产品进行水洗和/或酸洗，得到所述负极材料；

其中，所述热处理硅氧材料与锂源的摩尔比为2.5:1-5:1。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求1-3任一项所述的负极材料；

优选地，所述锂离子电池中，权利要求1-3任一项所述负极材料与能嵌入和脱出锂离子的碳素材料混合使用。