[发明专利]多孔硅及其制备方法、锂电池负极材料、锂电池与设备

说明书

本发明提供了一种多孔硅及其制备方法、锂电池负极材料、锂电池与设备，其中，多孔硅的制备方法，包括：对原料进行混合球磨，得到球磨后粉体，所述原料包括未掺杂的硅颗粒与五氧化二磷颗粒，所述球磨后粉体包括P掺杂的硅颗粒与二氧化硅颗粒；通过对所述球磨后粉体的酸洗，去掉其中的二氧化硅，得到P掺杂的多孔硅。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种多孔硅及其制备方法、锂电池负极材料、锂电池与设备。

背景技术

锂离子电池(也可称为锂电池)的负极材料可采用硅基材料，1999年，Huggins和Gao等对硅负极在室温下的电化学性能进行了报道，发现可逆性非常差。同年，中科院物理所在国际上首次报道了采用纳米尺寸的硅颗粒可以有效地提高循环性能，首次库伦效率可达76％。

然而，硅基的锂电池负极材料在储锂过程中存在较大的体积变化，导致活性物质从导电网络中脱落，并导致硅颗粒产生裂纹粉化，从而严重地影响了硅基负极的循环性能；同时，硅作为半导体，电子电导率较低，影响其高倍率性能。

发明内容

本发明提供一种多孔硅及其制备方法、锂电池负极材料、锂电池与设备，以解决硅基的锂电池负极材料所存在的体积变化大、电导率较低的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种应用于锂电池负极材料的多孔硅的制备方法，包括：

对原料进行混合球磨，得到球磨后粉体，所述原料包括未掺杂的硅颗粒与五氧化二磷颗粒，所述球磨后粉体包括P掺杂的硅颗粒与二氧化硅颗粒；

通过对所述球磨后粉体的酸洗，去掉其中的二氧化硅，得到P掺杂的多孔硅。

可选的，所述未掺杂的硅颗粒与所述五氧化二磷颗粒的质量比处于10:0.1-10:10的区间范围内。

可选的，所述未掺杂的硅颗粒与所述五氧化二磷颗粒的质量比处于10:0.5-10:4.5的区间范围内。

可选的，所述未掺杂的硅颗粒与所述五氧化二磷颗粒的质量比为以下任意之一：10:1、10:2、10:4。

可选的，所述未掺杂的硅颗粒与五氧化二磷颗粒的粒径不大于50微米。

可选的，所述球磨后粉体中颗粒的粒径不大于150纳米。

可选的，对未掺杂的硅颗粒与五氧化二磷颗粒进行混合球磨，得到球磨后粉体，包括：

将所述原料与研磨体置入球磨罐；所述原料与所述研磨体的质量比处于15:1-25:1的区间范围内；

驱动所述球磨罐以指定转速转动指定时长，并在转动后得到所述球磨后粉体；所述指定转速处于700-900转/分的区间范围内，所述指定时长处于2-4小时的区间范围内。

可选的，通过对所述球磨后粉体的酸洗，去掉其中的二氧化硅，得到P掺杂的多孔硅之前，还包括：

对所述球磨后粉体进行碳包覆。

可选的，对所述球磨后粉体进行碳包覆，包括：

将所述球磨后粉体与柠檬酸粉体在溶剂中混合，得到混合液；

对所述混合液进行超声处理，得到悬浮液；

对所述悬浮液进行干燥与热处理，得到碳包覆的球磨后粉体。

可选的，所述球磨后粉体与所述柠檬酸粉体的重量比处于1:0.1-1:4的区间范围内，所述溶剂为去离子水。

可选的，所述超声处理的时长处于2-4小时的区间范围内；

对所述悬浮液进行干燥与热处理，得到碳包覆的球磨后粉体，包括：