CN112563457A - 一种用于硅基负极材料预锂化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于硅基负极材料预锂化的方法，该方法将芳香烃类有机物溶解在有机醚中，制备出含有芳香烃的溶液，然后将锂片放入该溶液中，利用芳香烃与锂片反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液，然后将硅基负极材料加入到前驱体溶液中，获得悬浊液，进行预锂化反应。静置一段时间后，将悬浊液在惰性气氛保护下干燥后煅烧，从而获得预锂化的硅基负极材料。该方法的优点在于制备简单，可对硅基材料进行有效预锂化，大幅提高首次效率。

Description

一种用于硅基负极材料预锂化的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池预锂化领域，具体是指一种用于硅基负极材料预锂化的方法。
背景技术
目前传统锂离子电池负极主要为石墨负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，已越来越不能满足各个行业的需求，因此发展新型锂离子电池负极材料势在必行。硅基负极材料的理论比容量高达2680~4200mAh/g，同时其具有储量大，易获得等优点，因而受到广泛关注。但是由于硅基负极材料在嵌锂过程中会生成氧化锂、硅酸锂等非活性物质，导致其首次充放电效率很低，从而影响了硅基负极材料的推广应用。因此需要提高硅基负极材料的首次效率。
提高硅基负极材料首次效率的主要方法之一就是预锂化。即通过往硅负极材料中添加额外的锂元素，以补充在嵌锂过程中损失的锂元素，从而达到提高其首次效率的目的。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于硅基负极材料预锂化的方法，
本发明目的通过下述方案实现：一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其中，将芳香烃类有机物溶解在有机醚中，制备出含有芳香烃的溶液后，将锂片放入该溶液中，利用芳香烃与锂片反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液，然后，将硅基负极材料加入到前驱体溶液中，获得悬浊液，进行预锂化反应，静置一段时间后，将悬浊液在惰性气氛保护下干燥后煅烧，从而获得预锂化的硅基负极材料，它包括如下步骤：
步骤一：将芳香烃类有机物溶解在有机醚中，制备出含有芳香烃的溶液；
步骤二：将锂片放入步骤一制备获得的溶液中，利用芳香烃与锂片的反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液，所制得的芳香烃锂盐溶液的浓度为0.1M~1M，锂片过量；
步骤三：将硅基负极材料加入到前驱体溶液中，获得悬浊液，进行预锂化反应1h~24h；
步骤四：预锂化反应完成后，将步骤三中的悬浊液在惰性气氛保护下干燥、600℃~1000℃煅烧，从而获得预锂化的硅基负极材料。
在上述方案基础上，步骤一中，所述的芳香烃类有机物为苯、萘、联苯及其衍生物，所述的有机醚为四氢呋喃或乙二醇二甲醚中的一种或两种。
优选的，步骤二中，芳香烃锂盐溶液的浓度为0.5M。
优选的，步骤三中，硅基负极材料预锂化时间为12h。
在上述方案基础上，步骤四中，所述的惰性气氛为高纯氮气或高纯氩气中。
本发明利用芳香烃锂盐的前驱体溶液对硅基负极进行预锂化，从而达到提高硅基负极材料首次效率的目的。
本发明可显著提高硅基负极材料的首次效率，与锂金属直接预锂化等方法相比具有反应均匀充分，无锂枝晶产生，对制备环境要求不高等优点。
附图说明
图1为本发明的硅基负极材料首次充放电曲线。
具体实施方式
实施例1：
一种用于硅基负极材料预锂化的方法，将芳香烃类有机物溶解在有机醚中，制备出含有芳香烃的溶液后，将锂片放入该溶液中，利用芳香烃与锂片反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液，然后，将硅基负极材料加入到前驱体溶液中，获得悬浊液，进行预锂化反应，静置一段时间后，将悬浊液在惰性气氛保护下干燥后煅烧，从而获得预锂化的硅基负极材料，按如下步骤：
步骤一：将联苯与乙二醇二甲醚配置成联苯浓度为1M的溶液A；
步骤二：将锂片放入步骤一制备获得的溶液A中进行充分反应，锂片与联苯的摩尔比为1:1，利用芳香烃与锂片的反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液B；
步骤三：将硅基负极材料浸泡在前驱体溶液B中，搅拌配置成悬浊液，静置12小时；
步骤四：将步骤三中的悬浊液过滤后，在惰性气氛保护下干燥、900℃煅烧，从而获得目标产物预锂化的硅基负极材料。
图1是本实施例制备的预锂化与未预锂化硅基负极材料半电池首次充放电曲线图（半电池采用扣式电池，对电极为锂片，电解液为常规锂电池电解液）。其中，本实施例制得的预锂化硅基负极材料首次充放电效率为90%，极大的提高了预锂化的硅基负极材料首次效率。
实施例2：
一种用于硅基负极材料预锂化的方法，与实施例1步骤近似，按如下步骤：
步骤一：将联苯与四氢呋喃配置成联苯浓度为1M的溶液A；
步骤二：取锂片放入溶液A中进行充分反应，锂片与联苯的摩尔比为2:1，从而获得溶液B；
步骤三：将硅基负极材料浸泡在溶液B中搅拌配置成悬浊液，静置24小时后；
步骤四：将悬浊液过滤，烘干、在700℃煅烧后即获得目标产物预锂化的硅基负极材料。
实施例3：
一种用于硅基负极材料预锂化的方法，与实施例1步骤近似，按如下步骤：
步骤一：将联苯与四氢呋喃配置成联苯浓度为1M的溶液A；
步骤二：取锂片放入溶液A中进行充分反应，锂片与联苯的摩尔比为1.2:1，从而获得溶液B；
步骤三：将硅基负极材料浸泡在溶液B中搅拌配置成悬浊液，静置12小时后；
步骤四：悬浊液过滤，在800℃烘干煅烧后即获得目标产物预锂化的硅基负极材料。

Claims (8)

1.一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于，将芳香烃类有机物溶解在有机醚中，制备出含有芳香烃的溶液后，将锂片放入该溶液中，利用芳香烃与锂片反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液，然后，将硅基负极材料加入到前驱体溶液中，获得悬浊液，进行预锂化反应，静置一段时间后，将悬浊液在惰性气氛保护下干燥后煅烧，从而获得预锂化的硅基负极材料，它包括如下步骤：
步骤一：将芳香烃类有机物溶解在有机醚中，制备出含有芳香烃的溶液；
步骤二：将锂片放入步骤一制备获得的溶液中，利用芳香烃与锂片的反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液，所制得的芳香烃锂盐溶液的浓度为0.1M~1M，锂片过量；
步骤三：将硅基负极材料加入到前驱体溶液中，获得悬浊液，进行预锂化反应1h~24h；
步骤四：预锂化反应完成后，将步骤三中的悬浊液在惰性气氛保护下干燥、600℃~1000℃煅烧，从而获得预锂化的硅基负极材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于：步骤一中，所述的芳香烃类有机物为苯、萘、联苯及其衍生物，所述的有机醚为四氢呋喃或乙二醇二甲醚中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于：步骤二中，芳香烃锂盐溶液的浓度为0.5M。
4.根据权利要求1所述的一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于：步骤三中，硅基负极材料预锂化时间为12h。
5.根据权利要求1所述的一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于：步骤四中，所述的惰性气氛为高纯氮气或高纯氩气中。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于：按如下步骤：
步骤一：将联苯与乙二醇二甲醚配置成联苯浓度为1M的溶液A；
步骤二：将锂片放入步骤一制备获得的溶液A中进行充分反应，锂片与联苯的摩尔比为1:1，利用芳香烃与锂片的反应得到芳香烃锂盐的前驱体溶液B；
步骤三：将硅基负极材料浸泡在前驱体溶液B中，搅拌配置成悬浊液，静置12小时；
步骤四：将步骤三中的悬浊液过滤后，在惰性气氛保护下干燥、900℃煅烧，从而获得目标产物预锂化的硅基负极材料。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于：按如下步骤：
步骤一：将联苯与四氢呋喃配置成联苯浓度为1M的溶液A；
步骤二：取锂片放入溶液A中进行充分反应，锂片与联苯的摩尔比为2:1，从而获得溶液B；
步骤三：将硅基负极材料浸泡在溶液B中搅拌配置成悬浊液，静置24小时后；
步骤四：将悬浊液过滤，烘干、在700℃煅烧后即获得目标产物预锂化的硅基负极材料。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于硅基负极材料预锂化的方法，其特征在于：按如下步骤：
步骤一：将联苯与四氢呋喃配置成联苯浓度为1M的溶液A；
步骤二：取锂片放入溶液A中进行充分反应，锂片与联苯的摩尔比为1.2:1，从而获得溶液B；
步骤三：将硅基负极材料浸泡在溶液B中搅拌配置成悬浊液，静置12小时后；
步骤四：悬浊液过滤，在800℃烘干煅烧后即获得目标产物预锂化的硅基负极材料。
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