CN111554910B - 含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料及制备方法和锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料及制备方法和锂电池，负极材料具有核壳结构，内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，外壳为一层或多层的含碳层；内核占负极材料的质量比为[80％，99％]；内核中预锂化硅烯材料占内核的质量比为[10％，90％]；外壳占负极材料的质量比为[1％，20％]；预锂化硅烯材料为片状结构，物相包含纳米硅和/或氧化硅、以及硅酸锂；其中硅酸锂为Li4SiO4、Li2Si2O5、Li2SiO3中的一种或多种。负极材料以硅烯或氧化硅烯的片状特点有效缓解负极材料的膨胀问题；通过预先锂化硅烯材料，提高了负极材料的首次充放电效率；通过表层的碳包覆，使得负极材料具有长循环、高循环稳定性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料及制备方法和锂电池。
背景技术
21世纪以来，全球气候变暖，导致两极冰川溶化、海平面上升，全球自然生态系统平衡遭受破坏，其最主要的原因就是温室气体的大量排放。能源行业是最主要的温室气体排放源之一，开发绿色清洁能源是当前的重中之重。
锂离子电池是一种二次电池，体积小、能量密度高，生产制造及使用过程中绿色环保，被业内广泛接受。
目前市场普遍使用的锂离子电池负极材料主要为石墨负极材料，理论容量372mAh/g，但相较于市场上高能量密度的需求仍显不足。硅负极理论容量4200mAh/g，远高于石墨，但其在脱嵌锂过程中的体积膨胀问题一直是一个难题。
专利申请CN201810064192.0提出一种硅烯/碳负复合极材料及其制备方法，该复合负极材料的制备方法包括：将硅烯、导电粒子和碳源在溶剂中混合进行喷雾干燥，最后在非氧化性气氛中进行碳化处理得到硅烯/碳复合负极材料。该方法工艺简单，但其颗粒表面不可避免存在硅烯，充放电过程中因硅的膨胀会导致电解液的消耗。
专利申请CN201910977401.5公开一种锂电池用负极材料及锂电池，负极材料为具有核壳结构的硅碳复合材料；其中，负极材料的内核为碳颗粒，第一包覆层为氧化硅烯或硅烯与缓冲材料的复合材料构成的包覆层，第二包覆层为点状包覆的碳颗粒层或连续包覆的碳包覆层。该负极材料具有多层核壳结构，通过外壳包覆层缓解了充放电过程中体积变化，具有长循环、高稳定性优点。但和传统纳米硅碳复合材料相似，硅烯的存在会导致其首次循环效率偏低。
发明内容
本发明的目的是提供一种含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料及制备方法和锂电池，负极材料具有核壳结构，内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，外壳为一层或多层的含碳层。该负极材料以硅烯或氧化硅烯的片状特点有效缓解负极材料的膨胀问题；通过预先锂化硅烯材料，提高了负极材料的首次充放电效率；通过表层的碳包覆，使得负极材料具有长循环、高循环稳定性的优点。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料，所述负极材料具有核壳结构，包括内核和外壳；
其中，所述负极材料的内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，所述外壳为一层或多层的含碳层；其中，所述预锂化硅烯材料具体为：预锂化的氧化硅烯和/或预锂化的硅烯；
所述内核占所述负极材料的质量比为[80％，99％]；所述内核中所述预锂化硅烯材料占所述内核的质量比为[10％，90％]；所述外壳占所述负极材料的质量比为[1％，20％]；
所述预锂化硅烯材料为片状结构，物相包含纳米硅和/或氧化硅、以及硅酸锂；其中硅酸锂为Li4SiO4、Li2Si2O5、Li2SiO3中的一种或多种。
优选的，使用Cu-Ka射线对所述负极材料进行X射线衍射的测定，分别在2θ为18.906°、26.920°、33.079°、38.438°处存在硅酸锂Li2SiO3结晶体特征峰，和/或在2θ为22.228°、22.594°、33.919°处存在硅酸锂Li4SiO4结晶体特征峰，和/或在2θ为28.501°、47.405°、56.247°处存在硅酸锂Li2Si2O5的结晶体特征峰。
优选的，所述预锂化硅烯材料的厚度为1～500nm，长度50nm～10um；
所述碳颗粒的中值粒径为1～10um，所述碳颗粒具体为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或多种；
所述含碳层的厚度为10nm～1um。
优选的，所述负极材料的中值粒径为1～30um，比表面积BET为0.5～10m2/g，质量比容量为400～2000mAh/g。
第二方面，本发明实施例提供了一种上述第一方面所述的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料的制备方法，包括：
将硅烯和/或氧化硅烯与含锂无机化合物按所需比例混合在惰性气体氛围下烧结，得到预锂化硅烯材料；
将所述预锂化硅烯材料与碳颗粒按所需比例混合，球磨，制得硅碳材料混合物；
将所述硅碳材料混合物进行碳包覆，得到所述含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料。
优选的，所述含锂无机化合物包括：碳酸锂、氢氧化锂、氢化锂、氟化锂中的一种或多种；
所述碳颗粒的中值粒径为1～10um，所述碳颗粒具体为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或多种；
所述硅烯为片状结构，厚度为1～500nm，长度50nm～10um；
所述氧化硅烯为片状结构，厚度为1～500nm，长度50nm～10um。
优选的，所述碳包覆包括：有机碳源热解包覆或碳源气体气相包覆；
其中，有机碳源热解包覆中，有机碳源为沥青、葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂、淀粉中的一种或多种；热解包覆温度为700℃～900℃，保温时间30分钟～12小时；
所述碳源气体气相包覆中，碳源气体为甲烷、乙炔、丙烷、丙炔中的一种或多种；气相包覆温度为600℃～900℃，保温时间30分钟～12小时。
优选的，所述烧结的温度为600～800℃，烧结时间30分钟～12小时；
所述球磨的转速为150r/min～500r/min，时间为30分钟～2小时。
第三方面，本发明实施例提供了一种负极极片，包括上述第一方面所述的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料。
第四方面，本发明实施例提供了一种锂电池，包括上述第一方面所述的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料。
本发明实施例提供的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料，具有核壳结构，内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，外壳为一层或多层的含碳层；内核占负极材料的质量比为[80％，99％]；内核中预锂化硅烯材料占内核的质量比为[10％，90％]；外壳占负极材料的质量比为[1％，20％]；预锂化硅烯材料为片状结构，物相包含纳米硅和/或氧化硅、以及硅酸锂。通过硅烯或氧化硅烯的片状特点有效缓解负极材料的膨胀问题；通过预先锂化硅烯材料，提高了负极材料的首次充放电效率；通过表层的碳包覆，使得负极材料具有长循环、高循环稳定性的优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料的制备方法流程图；
图2为本发明实施例1提供的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料的X射线衍射(XRD)图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提供了一种含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料，具有核壳结构，包括内核和外壳；
其中，负极材料的内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，外壳为一层或多层的含碳层；预锂化硅烯材料具体为预锂化的氧化硅烯和/或预锂化的硅烯；预锂化硅烯材料为片状结构，预锂化硅烯材料的厚度为1～500nm，长度50nm～10um，物相包含纳米硅和/或氧化硅、以及硅酸锂；其中硅酸锂为Li4SiO4、Li2Si2O5、Li2SiO3中的一种或多种。碳颗粒的中值粒径为1～10um，碳颗粒具体为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或多种；含碳层的厚度为10nm～1um。
内核占所述负极材料的质量比为[80％，99％]；内核中预锂化硅烯材料占内核的质量比为[10％，90％]；外壳占负极材料的质量比为[1％，20％]。
负极材料的中值粒径为1～30um，比表面积(BET)为0.5～10m2/g，质量比容量为400～2000mAh/g。
使用Cu-Ka射线对负极材料进行X射线衍射(XRD)的测定，分别在2θ为18.906°、26.920°、33.079°、38.438°处存在硅酸锂Li2SiO3结晶体特征峰，和/或在2θ为22.228°、22.594°、33.919°处存在硅酸锂Li4SiO4结晶体特征峰，和/或在2θ为28.501°、47.405°、56.247°处存在硅酸锂Li2Si2O5的结晶体特征峰。
上述含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料可以通过如下方法制备得到，其主要制备步骤流程图如图2所示。
步骤110，将硅烯和/或氧化硅烯与含锂无机化合物按所需比例混合在惰性气体氛围下烧结，得到预锂化硅烯材料；
其中，含锂无机化合物包括：碳酸锂、氢氧化锂、氢化锂、氟化锂中的一种或多种；碳颗粒为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或多种；
所用的硅烯或氧化硅烯为片状结构，厚度为1～500nm，长度50nm～10um。
烧结在回转炉等烧结设备中进行，温度优选为600-800℃，烧结时间30分钟～12小时。
各步骤中物料混合比例满足最终获得的负极材料中，内核占负极材料的质量比在[80％，99％]；内核中预锂化硅烯材料占内核的质量比在[10％，90％]；外壳占负极材料的质量比在[1％，20％]。
步骤120，将预锂化硅烯材料与碳颗粒按所需比例混合，球磨，制得硅碳材料混合物；
具体的，碳颗粒的中值粒径为1～10um，为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或多种；
球磨的转速为150r/min～500r/min，时间为30分钟～2小时。
步骤130，将硅碳材料混合物进行碳包覆，得到含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料。
具体的，碳包覆可以具体采用有机碳源热解包覆或碳源气体气相包覆的方式；
其中，有机碳源热解包覆中，有机碳源为沥青、葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂、淀粉中的一种或多种；热解包覆温度为700℃～900℃，保温时间30分钟～12小时；
碳源气体气相包覆中，碳源气体为甲烷、乙炔、丙烷、丙炔中的一种或多种；气相包覆温度为600℃～900℃，保温时间30分钟～12小时。
本发明制备得到的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料，内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，通过硅烯或氧化硅烯的片状特点能够有效缓解负极材料的膨胀问题，通过预先锂化硅烯材料，提高了负极材料的首次充放电效率；外壳为含碳层，通过表层的碳包覆，使得负极材料具有长循环、高循环稳定性的优点。
本发明提供的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料,可用于制成负极极片并应用于锂电池中。
为了更好的理解本发明提出的负极材料的制备过程及其性能特性，下面结合一些具体的实施例进行说明。
实施例1
将氧化硅烯样品、碳酸锂粉末按质量比6:1比例混和，在回转炉内氩气保护氛围下烧结，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到700℃，保温时间2小时，得到预锂化氧化硅烯材料；将该预锂化氧化硅烯材料与天然石墨按质量比1:1比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速250r/min，时间1h，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料与沥青按质量比9:1混和，在氩气氛围保护下进回转炉进行有机碳源热解包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，900℃保温时间2小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化氧化硅烯的负极材料。
在所得含预锂化氧化硅烯的负极材料中，内核占负极材料的质量比为95％；内核中预锂氧化硅烯占内核的质量比为50％；外壳占负极材料的质量比为5％。
本实施例的含预锂化氧化硅烯的负极材料的XRD图谱如图2所示。
从图2中可以看出，实施例1的含预锂化氧化硅烯的负极材料含有硅酸锂Li2SiO3以及未反应的Si的晶体峰。
含预锂化氧化硅烯的负极材料经检测，中值粒径D50为5.56um，比表面积为2.74cm2/g。
上述含预锂化氧化硅烯负极材料可以单独使用。为了方便进行性能对比，在本实施例及以下各实施例中统一将其再与石墨复合将容量调整为450mAh/g。但这并不表示本发明所得含预锂化氧化硅烯的负极材料不能单独使用或者必须复合后才能使用。
将上述含预锂化氧化硅烯负极材料与商品石墨按质量比1:5比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池，在1C/1C下循环，评估其循环性能。将数据记录在表1中，以便于进行对比。
实施例2
将硅烯样品、碳酸锂粉末按质量比5:1比例混和，在回转炉内氩气保护氛围下烧结，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到800℃，保温时间30min，得到预锂化硅烯材料；将该预锂化硅烯材料与人造石墨按质量比1:2比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速150r/min，时间2h，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料在氩气氛围保护下升温到800℃，800℃下通乙炔进行碳源气体气相包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，800℃保温时间2小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化硅烯的负极材料。
将上述含预锂化硅烯的负极材料与商品石墨按质量比1:2.6比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
实施例3
将氧化硅烯、氢氧化锂粉末按质量比5.2:1比例混合，在回转炉内氩气保护氛围下烧结，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到600℃，保温时间12小时，得到预锂化氧化硅烯材料；将该预锂化氧化硅烯材料与中间相碳微球按质量比1:1.2比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速500r/min，时间30min，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料在氩气氛围保护下升温到600℃，600℃下通乙炔进行碳源气体气相包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，600℃保温时间12小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化氧化硅烯的负极材料。
将上述含预锂化氧化硅烯的负极材料与商品石墨按质量比1:4比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
实施例4
取氧化硅烯样品、氢化锂粉末按质量比8:1比例混合，回转炉氩气保护氛围下烧结，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到700℃，保温时间1小时，得到预锂化氧化硅烯材料；将该预锂化氧化硅烯材料与球形硬碳按质量比1:3比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速300r/min，时间60min，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料与酚醛树脂按质量比9.2:0.8混和，在氩气氛围保护下进回转炉进行有机碳源热解包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，900℃保温时间1小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化氧化硅烯的负极材料。
将上述含预锂化氧化硅烯的负极材料与商品石墨按质量比1:2.8比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
实施例5
取硅烯样品、氢化锂粉末按质量比9:1比例混合，回转炉氩气保护分为下烧结处理，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到650℃，保温时间4小时，得到预锂化硅烯材料；将该预锂化硅烯材料与软碳按质量比1:2比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速250r/min，时间1h，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料与葡萄糖按质量比9.4:0.6混和，在氩气氛围保护下进回转炉进行有机碳源热解包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，700℃保温时间10小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化硅烯的负极材料。
将上述含预锂化硅烯的负极材料与商品石墨按质量比1:6.7比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
实施例6
将氧化硅烯、氢氧化锂粉末按质量比5:1比例混合，在回转炉内氩气保护氛围下烧结，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到680℃，保温时间6小时，得到预锂化氧化硅烯材料；将该预锂化氧化硅烯材料与天然石墨按质量比1:1比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速300r/min，时间40min，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料在氩气氛围保护下升温到900℃，900℃通天然气(甲烷)进行碳源气体气相包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，900℃保温时间1.5小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化氧化硅烯的负极材料。
将上述含预锂化氧化硅烯的负极材料与商品石墨按质量比1:4.5比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
实施例7
将硅烯、氢氧化锂粉末按质量比8:1比例混合，在回转炉内氩气保护氛围下烧结，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到700℃，保温时间2小时，得到预锂化硅烯材料；将该预锂化硅烯材料与天然石墨按质量比1:1比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速250r/min，时间1h，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料在氩气氛围保护下升温到800℃，800℃下通乙炔进行碳源气体气相包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，800℃保温时间3小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化硅烯的负极材料。
将上述含预锂化硅烯的负极材料与商品石墨按质量比1:7比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
实施例8
取硅烯样品、氢化锂粉末按质量比8.5:1比例混合，回转炉氩气保护分为下烧结处理，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，升温到750℃，保温时间2小时，得到预锂化硅烯材料；将该预锂化硅烯材料与软碳按质量比1:8比例添加到行星式球磨机中球磨粉碎、混和，转速300r/min，时间50min，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料与葡萄糖按质量比8.8:1.2混和，在氩气氛围保护下进回转炉进行有机碳源热解包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，850℃保温时间2小时，自然冷却到室温，过筛得到含预锂化硅烯的负极材料。
将上述含预锂化硅烯的负极材料与商品石墨按质量比1:0.65比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
对比例1
将微米硅按固含量20％加入到分散剂乙二醇中，以转速250r/min，时间4小时进行分散，分散均匀后加入循环式砂磨机内粉碎纳米化，砂磨罐体冷却水降温，转速3000r/min，砂磨时间12小时，得到纳米硅；在上述纳米硅中按硅、石墨质量比1:1加入人造石墨，混和均匀输送到反应釜中，在氩气氛围保护下，120℃保温12小时得到硅石墨复合材料；将上述硅石墨复合材料与沥青按质量比9:1混和，在氩气氛围保护下进回转炉进行有机碳源热解包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，900℃保温时间2小时，自然冷却到室温，过筛得到硅碳复合负极材料。
将上述硅碳负极材料与商品石墨按质量比1:15比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
对比例2
将氧化硅烯样品与人造石墨按质量比1:1添加到行星式球磨机中球磨混和，转速300r/min，时间60min，得到硅碳复合材料；将上述硅碳复合材料与沥青按质量比9:1混和，在氩气氛围保护下进回转炉进行有机碳源热解包覆，炉管转速10r/min，升温速率2℃/min，900℃保温时间2小时，自然冷却到室温，过筛得到氧化硅烯复合负极材料。
将上述氧化硅烯负极材料与商品石墨按质量比1:7比例复合为450mAh/g的复合材料，与钴酸锂组装为扣式全电池。在1C/1C下循环，评估其循环性能，数据记录在表1中。
以上各实施例、对比例的电池装配和测试条件均相同。
下表1中示出了实施例1-8制得的锂电池用负极材料与对比例1、2的电化学性能对比。
表1
通过表1可以看出，采用本发明制备得到的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料，能够获得更好的首次充放电效率，并且在长循环稳定性的性能表现更优异。
本发明制备得到的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料，内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，通过硅烯或氧化硅烯的片状特点能够有效缓解负极材料的膨胀问题，通过预先锂化硅烯材料，提高了负极材料的首次充放电效率；外壳为含碳层，通过表层的碳包覆，使得负极材料具有长循环、高循环稳定性的优点。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料，其特征在于，所述负极材料具有核壳结构，包括内核和外壳；
其中，所述负极材料的内核为预锂化硅烯材料与碳颗粒的混合物，所述外壳为一层或多层的含碳层；其中，所述预锂化硅烯材料具体为：预锂化的氧化硅烯和/或预锂化的硅烯；
所述内核占所述负极材料的质量比为[80％，99％]；所述内核中所述预锂化硅烯材料占所述内核的质量比为[10％，90％]；所述外壳占所述负极材料的质量比为[1％，20％]；
所述预锂化硅烯材料为片状结构，物相包含纳米硅和/或氧化硅、以及硅酸锂；其中硅酸锂为Li4SiO4、Li2Si2O5、Li2SiO3中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，使用Cu-Ka射线对所述负极材料进行X射线衍射的测定，分别在2θ为18.906°、26.920°、33.079°、38.438°处存在硅酸锂Li2SiO3结晶体特征峰，和/或在2θ为22.228°、22.594°、33.919°处存在硅酸锂Li4SiO4结晶体特征峰，和/或在2θ为28.501°、47.405°、56.247°处存在硅酸锂Li2Si2O5的结晶体特征峰。
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述预锂化硅烯材料的厚度为1～500nm，长度50nm～10um；
所述碳颗粒的中值粒径为1～10um，所述碳颗粒具体为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或多种；
所述含碳层的厚度为10nm～1um。
4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的中值粒径为1～30um，比表面积BET为0.5～10m2/g，质量比容量为400～2000mAh/g。
5.一种上述权利要求1-4任一所述的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将硅烯和/或氧化硅烯与含锂无机化合物按所需比例混合在惰性气体氛围下烧结，得到预锂化硅烯材料；
将所述预锂化硅烯材料与碳颗粒按所需比例混合，球磨，制得硅碳材料混合物；
将所述硅碳材料混合物进行碳包覆，得到所述含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含锂无机化合物包括：碳酸锂、氢氧化锂、氢化锂、氟化锂中的一种或多种；
所述碳颗粒的中值粒径为1～10um，所述碳颗粒具体为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或多种；
所述硅烯为片状结构，厚度为1～500nm，长度50nm～10um；
所述氧化硅烯为片状结构，厚度为1～500nm，长度50nm～10um。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳包覆包括：有机碳源热解包覆或碳源气体气相包覆；
其中，有机碳源热解包覆中，有机碳源为沥青、葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂、淀粉中的一种或多种；热解包覆温度为700℃～900℃，保温时间30分钟～12小时；
所述碳源气体气相包覆中，碳源气体为甲烷、乙炔、丙烷、丙炔中的一种或多种；气相包覆温度为600℃～900℃，保温时间30分钟～12小时。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为600～800℃，烧结时间30分钟～12小时；
所述球磨的转速为150r/min～500r/min，时间为30分钟～2小时。
9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括权利要求1-4任一所述的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料。
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括上述权利要求1-4任一所述的含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料。
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| GR01 | Patent grant | ||
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