CN111129458A - 纳米硅化锂粉复合材料的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种纳米硅化锂粉复合材料的制备方法及其产品和应用，所述纳米硅化锂粉复合材料式为LixSi‑Li2O，首先在惰性气氛下，采用可加热的球磨罐，采用多环芳香族溶解于醚类有机化合物为球磨溶液，在200℃将锂粉与SiOx粉末按照一定比例湿法球磨，球磨后真空干燥，将得到的粉末使用有机溶剂清洗后，真空干燥，得到纳米硅化锂粉复合材料。制备的纳米硅化锂粉复合材料具有易存储、锂化效果好等特点。

Description

纳米硅化锂粉复合材料的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及到一种纳米硅化锂粉复合材料的制备方法及其产品和应用，应用于锂离子电池预锂化。
背景技术
当前研究者对锂离子电池首次充电过程中的机理研究认为，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成 SEI膜，这会永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率(ICE)偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。现有的石墨材料有5%～10%的首次不可逆锂损耗，而对于高容量负极材料，首次锂损耗甚至更高(硅的不可逆容量损失达15%～35%)。所以，为了解决这个问题，人们对预锂化技术研究一直没停止过。通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消形成 SEI 膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。
常见的预锂化方式是负极补锂，如锂箔补锂、锂粉补锂等，都是目前重点发展的预锂化工艺。此外，还有利用硅化锂粉和电解锂盐水溶液来进行预锂化的技术。本发明提出一种纳米硅化锂粉复合材料的制备方法及其产品和应用，该制备方法操作简便，工艺简单，适用于工业化生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种纳米硅化锂粉复合材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的纳米硅化锂粉复合材料产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种纳米硅化锂粉复合材料的制备方法，所述纳米硅化锂粉复合材料式为LixSi-Li2O，包括以下步骤：
（1）在惰性气氛下，采用可加热的球磨罐，配制球磨溶液，在200℃将锂粉与SiOx粉末按照摩尔比Li：SiOx=1:(50～200)湿法球磨，球料比为(1～10):1；所述球磨溶液为联苯或其他苯类溶解于二乙醚醚类的有机溶液；
（2）球磨5-20h后进行真空干燥，将得到的粉末使用有机溶剂清洗后，再次真空干燥，得到纳米硅化锂粉复合材料。
进一步的，步骤（1）中，所述可加热球磨罐为带有加热丝和温度传感器装置的球磨罐。
步骤（1）中，所述惰性气氛为氮气或氩气。
步骤（2）中，所述有机溶剂为NMP有机溶剂。
本发明还提供了一种纳米硅化锂粉复合材料，所述纳米硅化锂粉复合材料式为LixSi-Li2O，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明也提供了一种纳米硅化锂粉复合材料在锂离子电池预锂化中的应用。
本发明提出了本发明所述一种纳米硅化锂粉复合材料的制备方法，该改性方法操作简便，工艺简单，材料易于存储；制得的产品锂化效果好等特点，安全性好，适用于工业化生产，应用到锂离子电池负极材料中，具有首效提高明显，循环性能好等特点。
附图说明
图1为实施例1纳米硅化锂粉复合材料SEM图；
图2为实施例1分别加入纳米硅化锂粉预锂化和未加入纳米硅化锂粉充放电图。
具体实施方式
本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。
实施例1
一种纳米硅化锂粉复合材料，所述纳米硅化锂粉复合材料式为LixSi-Li2O，按以下步骤制备：
（1）首先配制500mL 1mol/L的联苯溶于二乙醚有机溶液作为球磨溶液；在氮气气氛下，采用可加热的球磨罐，控温200℃，将锂粉与SiOx粉末按照摩尔比Li：SiOx=1:50湿法球磨，球料比为3:1；
（2）球磨5h后自然冷却，然后进行真空干燥，将得到的粉末使用NMP有机溶剂清洗后，再次真空干燥，得到纳米硅化锂粉复合材料。材料SEM图如图1所示。
将硅氧材料和加入5wt%的纳米硅化锂粉复合材料分别混合粘结剂(聚丙烯酸[CH2CH]nCOOH，10 wt%)和导电剂(SP，10 wt%)，涂布后制备成纽扣半电池，组装成电池后静置24 h。在环境温度为25℃的条件下，使用新威尔电池测试系统进行充放电测试，充放电图对比如图2所示，加入纳米硅化锂粉首效为91%，未加入纳米硅化锂粉首效为68%，首效提升明显。
实施例2
一种纳米硅化锂粉复合材料，与实施例1近似，按以下步骤制备：
（1）首先配制500mL 1mol/L的联苯溶于二乙醚有机溶液作为球磨溶液；在氮气气氛下，采用可加热的球磨罐，控温200℃，将锂粉与SiOx粉末按照摩尔比Li：SiOx=1:100湿法球磨，球料比为5:1；
（2）球磨10h后自然冷却，然后进行真空干燥，将得到的粉末使用NMP有机溶剂清洗后，再次真空干燥，得到纳米硅化锂粉复合材料。
实施例3
一种纳米硅化锂粉复合材料，与实施例1近似，按以下步骤制备：
（1）首先配制500mL 1mol/L的联苯溶于二乙醚有机溶液作为球磨溶液；在氮气气氛下，采用可加热的球磨罐，控温200℃，将锂粉与SiOx粉末按照摩尔比Li：SiOx=1:150湿法球磨，球料比为9:1；
（2）球磨10h后自然冷却，然后进行真空干燥，将得到的粉末使用NMP有机溶剂清洗后，再次真空干燥，得到纳米硅化锂粉复合材料。

Claims (7)

1.一种纳米硅化锂粉复合材料的制备方法，所述纳米硅化锂粉复合材料式为LixSi-Li2O，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在惰性气氛下，采用可加热的球磨罐，配制球磨溶液，在200℃将锂粉与SiOx粉末按照摩尔比Li：SiOx=1:(50～200)湿法球磨，球料比为(1～10):1；所述球磨溶液为联苯或其他苯类溶解于二乙醚醚类的有机溶液；
（2）球磨5-20h后进行真空干燥，将得到的粉末使用有机溶剂清洗后，再次真空干燥，得到纳米硅化锂粉复合材料。
2.根据权利要求1所述纳米硅化锂粉复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述可加热球磨罐为带有加热丝和温度传感器装置的球磨罐。
3.根据权利要求1所述纳米硅化锂粉复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述惰性气氛为氮气或氩气。
4.根据权利要求1所述纳米硅化锂粉复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。
5.根据权利要求1所述纳米硅化锂粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨溶液为联苯溶解于二乙醚，浓度为1mol/L。
6.一种纳米硅化锂粉复合材料，所述纳米硅化锂粉复合材料式为LixSi-Li2O，其特征在于根据权利要求1-5任一所述方法制备得到。
7.一种根据权利要求6所述纳米硅化锂粉复合材料在锂离子电池预锂化中的应用。
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