CN115986071A - 一种负极材料及其制备方法与锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种负极材料及其制备方法与锂离子电池。本发明提供了一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液，x的取值为：0<x≤1；将所述负极活性材料溶液过滤和干燥处理以获得负极活性材料粉体；将制备获得的负极活性材料粉体和导电剂、粘结剂进一步混合制备获得负极材料。本发明通过在非极性溶剂中对Si0x材料进行液相处理，使Si0x与单质锂反应生成锂硅酸盐等不可逆成分，可补充电化学反应过程中活性锂损失，制备环境温和，风险低，获得的负极材料补锂的均匀性较高。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种负极材料及其制备方法与锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是应用较广二次储能器件，在在手机、电脑以、相机等3C产品以及5G通讯基站、数据中心储能设备、智慧家电、无人机等中得到了广泛的应用。
目前锂电池中，硅材料常选用氧化亚硅(Si0x)，与石墨复合作为负极材料，但在首次充电过程中Si0x与Li发生反应生成氧化锂、硅酸锂等，不可逆地消耗电池中的活性锂，导致电池首次充放电效率低。现有技术多通过极片补锂的方式来抵消首次充放电过程中消耗的不可逆锂，传统的极片补锂面临工艺环境控制难，补锂不均匀及安全差的问题。
发明内容
基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种负极材料及其制备方法与锂离子电池，旨在提高Si0x材料的首次充放电效率，并使所得负极极片的均匀性更好，补锂过程更安全。
为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液，x的取值为：0<x≤1；
将所述负极活性材料溶液过滤和干燥处理以获得负极活性材料粉体；
将制备获得的负极活性材料粉体和导电剂、粘结剂进一步混合制备获得负极材料。
优选地，将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液具体包括如下步骤：
将所述单质锂加入到所述非极性溶剂中搅拌分散；
进一步加入所述Si0x进行搅拌分散；
在60～120℃的温度范围下搅拌加热预设的时间长度。
优选地，加入所述Si0x进行搅拌分散的步骤中：在温度范围60～120℃的条件下加入。
优选地，所述预设的时间长度为12h～24h。
优选地，所述非极性溶剂包括对二甲苯、均三甲苯中的至少一种。
优选地，所述单质锂包括锂粉、锂片中的至少一种。
优选地，将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液的步骤中，需要在惰性保护气氛下进行。
第二方面，本发明提供了一种负极材料，其通过所述负极材料的制备方法获得，所述负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比范围为：1:10-1:2。
优选地，所述负极材料还包含石墨、粘结剂和导电剂，其中，所述石墨的重量为所述负极材料中所含硅氧和所述石墨总重量的70％～95％；所述粘结剂的重量为所述负极材料中所含硅氧和所述石墨总重量的3％～9％；所述导电剂的重量为所述负极材料中所含硅氧和所述石墨总重量的0.2％～2.5％。
第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，包含正极、负极以及位于所述正极和所述负极之间的隔膜，所述负极包括负极材料，所述负极材料为所述负极材料。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过在非极性溶剂中对Si0x材料进行液相处理，使Si0x与单质锂反应生成锂硅酸盐等不可逆成分，可补充电化学反应过程中活性锂损失，同时，也在一定程度上减少充放电过程中活性锂的损失；同时，在温度范围为60～120℃环境温度较高的反应条件下，起到加温的目的，给补充锂源的反应过程提供一个快速反应的条件，提高硅氧与锂预锂化过程的反应活性，缩短反应时间，提升预锂化效果；再者，其最高温度控制在120℃以下，不会相对过高，避免高于非极性溶剂的沸点，保证预锂化反应能顺利进行；制得的锂离子电池具有高首次充放电效率和可逆比容量，且能量密度和循环稳定性能有一定改善。
(2)通过在非极性的液相环境中，同时控制相对温和的环境条件下，本发明能够对Si0x材料均匀补锂，确保所得负极极片均匀性好，而且补锂过程更加安全，涉及的工艺简单，产线兼容性好，易实现工业化生产。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例及对比例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施所涉及的实验试剂及仪器，除非特别说明，均为常用的普通试剂及仪器。
本发明第一实施例提供了一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液，x的取值为：0<x≤1；
将所得负极活性材料溶液过滤和干燥处理以获得负极活性材料粉体；
将制备获得的负极活性材料粉体和导电剂、粘结剂进一步混合制备获得负极材料。
选用非极性溶剂为Si0x材料预锂化提供温和稳定的液相环境，通过在温和稳定的溶液中对Si0x材料进行高温液相处理，使Si0x与单质锂反应生成锂硅酸盐等不可逆成分(不可逆成分是指损失后无法再获得的成分)，以补充首次充放电过程中消耗的不可逆锂；上述高温液相处理还在固液界面产生均匀的含锂化物界面，可以有效避免Si0x形成的负极材料在电池电解液中发生副反应，降低活性锂的消耗，上述制备方法通过上述两方面作用提升Si0x材料的首次充放电效率。Si0x材料经上述液相处理，能提高锂离子电池的首次库伦效率和可逆容量，并且对锂离子电池的能量密度和循环稳定性能有一定改善。此外，Si0x材料经上述高温液相处理，能实现均匀补锂，确保所得负极极片均匀性好，而且补锂在非极性溶剂中进行，能在一定程度上避免单质锂与水发生反应，提高生产过程中补锂过程的安全稳定性，具有极大的。
通过控制单质锂与Si0x在60～120℃下反应，以提供一个快速反应的环境，缩短反应时间，提高硅氧与锂预锂化过程的反应活性，提升预锂化效果。可选的，该温度还可以为：70～110℃，或者80～100℃，或者90～98℃。可选的，该温度还可以为：65℃，或者75℃，或者85℃，或者95℃，或者115℃。控制该反应温度不超过120℃，以避免在密闭反应容器中进行该反应时反应压力太大，确保生产的安全性。
在一些具体实施例中，将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液具体包括如下步骤：
将单质锂与Si0x加入到非极性溶剂中搅拌分散；
在60～120℃的温度范围下搅拌加热预设的时间长度。
将单质锂与Si0x加入到非极性溶剂中搅拌分散可以是先将单质锂加入到非极性溶剂中搅拌分散，再加入Si0x搅拌分散，也可以是先将Si0x加入到非极性溶剂中搅拌分散，再加入单质锂进行搅拌分散，还可以是将单质锂与Si0x分多次交替加入非极性溶剂中搅拌分散。其中，先将单质锂加入到非极性溶剂中搅拌分散，再加入Si0x搅拌分散，能使单质锂和Si0x混合更加均匀，反应更充分。
将单质锂与Si0x加入到非极性溶剂中搅拌分散可以是边加相应原料边搅拌分散，也可以是加完相应原料后再搅拌分散。在一些具体实施例中，这些搅拌分散的转速控制在10～120rpm范围内。可选的，这些搅拌分散的转速还可以为：20～110rpm，或者30～100rpm，或者40～90rpm，或者50～80rpm，或者60～70rpm。可选的，这些搅拌分散的转速还可以为15rpm，或者25rpm，或者35rpm，或者45rpm，或者55rpm，或者65rpm，或者75rpm，或者85rpm，或者95rpm，或者105rpm，或者115rpm。
在一些具体实施例中，加入Si0x进行搅拌分散的步骤中：在温度范围60～120℃的条件下加入。在60～120℃下加入Si0x，能使Si0x与单质锂更好地反应。可选的，该温度还可以为：70～110℃，或者80～100℃，或者90～98℃。可选的，该温度还可以为：65℃，或者75℃，或者85℃，或者95℃，或者115℃。
在一些具体实施例中，将温度升高到60～120℃的升温速率为3～15℃/min，但本发明中升温速率并不局限于此。可选的，该升温速率还可以为：5～13℃/min，或者7～11℃/min，或者8～9℃/min。可选的，该升温速率还可以为：3.5℃/min，或者4℃/min，或者6℃/min，或者8.5℃/min，或者9.5℃/min，或者10.5℃/min，或者11.5℃/min，或者12.5℃/min，或者13.5℃/min，或者14.5℃/min。
在一些具体的实施例中，在加入单质锂和Si0x之前，可以先对非进行溶剂进行预热到30-50℃，然后在加入单质锂时，以上述设定的升温速度升高到60～120℃的温度范围。提供一个初始的温度环境条件，能使得更好的将单质锂进行分散，保证反应的均匀性。
在一些具体实施例中，预设的时间长度为12h～24h。可选的，该预设的时间长度还可以为：14h～22h，或者16h～20h，或者17h～19h。可选的，该预设的时间长度还可以为：12.5h，或者13h，或者15h，或者17.5h，或者18h，或者18.5h，或者19.5h，或者20.5h，或者21.5h，或者22.5h，或者23.5h。预设的时间长度优选在12h～24h范围内，以确保单质锂和Si0x反应既充分又高效。
在一些具体实施例中，非极性溶剂包括对二甲苯、均三甲苯中的至少一种。非极性溶剂主要的作用是分散。脂类溶剂粘度过高，不能作为反应分散介质，而分子量相对较低的对二甲苯和/或均三甲苯能提供优异的分散效果。
在一些具体实施例中，单质锂包括锂粉、锂片中的至少一种。
在一些具体实施例中，单质锂和Si0x的质量比为1:10-1:2。可选的，单质锂和Si0x的质量比还可以为：1:9-1:3，或者1:8-1:4，或者1:7-1:5。可选的，单质锂和Si0x的质量比还可以为：1:9.5，或者1:8.5，或者1:7.5，或者1:6，或者1:4.5，或者1:2.5。单质锂和Si0x的质量比优选为1:3-1:2。随着单质锂和Si0x的质量比的增大，电池的首次库伦效率和循环稳定性先提高，当增大至1:3以后，电池的首次库伦效率和循环稳定性趋于稳定，考虑成本，优选单质锂和Si0x的质量比1:3-1:2。
在一些具体实施例中，非极性溶剂与Si0x的比例为(50～300)mL:6g。可选的，二者比例还可以为：(70～280)mL:6g，或者(90～260)mL:6g，或者(110～240)mL:6g，或者(130～220)mL:6g，或者(150～200)mL:6g，或者(170～180)mL:6g。可选的，二者比例还可以为：60mL:6g，或者80mL:6g，或者100mL:6g，或者120mL:6g，或者140mL:6g，或者160mL:6g，或者190mL:6g，或者210mL:6g，或者230mL:6g，或者250mL:6g，或者270mL:6g，或者290mL:6g。
在一些具体实施例中，单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液的步骤中，需要在惰性保护气氛下进行。在惰性保护气氛下进行反应，以进一步避免单质锂与空气中的水分接触，提高反应安全性。惰性保护气氛可选择为氮气气氛或惰性气体气氛。惰性气体气氛可选择为氦气气氛、氖气气氛等。
在一些具体实施例中，将所得负极活性材料溶液过滤和干燥处理以获得负极活性材料粉体的步骤中，在过滤后干燥处理前，对所得固体进行清洗。通过清洗以除去非极性溶剂，清洗剂可选择乙醇等。
在一些具体实施例中，将负极活性材料溶液过滤和干燥处理以获得负极活性材料粉体的步骤中，干燥处理的方式可选择真空干燥等。在一些实施例中，该真空干燥的温度为45～60℃。可选的，该真空干燥的温度为：47～58℃，或者49～56℃，或者51～54℃。可选的，该真空干燥的温度为：46℃，或者48℃，或者50℃，或者52℃，或者53℃，或者57℃，或者59℃。
在一些具体实施例中，将制备获得的负极活性材料粉体和导电剂、粘结剂进一步混合制备获得负极材料的步骤中，通过搅拌使制备获得的负极活性材料粉体和导电剂、粘结剂混合均匀。在一些实施方式中，该搅拌速度为800～2500rpm。可选的，该搅拌速度还可以为：1000～2300rpm，或者1200～2100rpm，或者1500～1800rpm。可选的，该搅拌速度还可以为：900rpm，或者1100rpm，或者1400rpm，或者1650rpm，或者1900rpm，或者2200rpm，或者2400rpm。
本发明第二实施例提供了一种负极材料，其通过上述负极材料的制备方法获得，该负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比范围为：1:10-1:2。可选的，该负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比范围还可以为：1:9-1:3，或者1:8-1:4，或者1:7-1:5。可选的，该负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比范围还可以为：1:9.5，或者1:8.5，或者1:7.5，或者1:6，或者1:4.5，或者1:2.5。该负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比范围优选为1:3-1:2。随着负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比的增大，电池的首次库伦效率和循环稳定性先提高，当增大至1:3以后，电池的首次库伦效率和循环稳定性趋于稳定，考虑成本，优选负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比范围为1:3-1:2。
在一些具体实施例中，负极材料还包含石墨，石墨的重量为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的70％～95％。可选的，石墨的重量还可以为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的75％～90％，或者80％～85％。可选的，石墨的重量还可以为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的73％，或者77％，或者79％，或者82％，或者84％，或者87％，或者89％，或者92％，或者94％。
在一些具体实施例中，负极材料还包含粘结剂，粘结剂的重量为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的3％～9％。可选的，粘结剂的重量还可以为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的4％～8％，或者5％～7％，或者6％～6.8％。可选的，粘结剂的重量还可以为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的4.5％，或者6.5％，或者7.5％，或者8.5％。
在一些具体实施例中，负极材料还包含导电剂，导电剂的重量为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的0.2％～2.5％。可选的，导电剂的重量还可以为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的0.5％～2％，或者1％～1.5％，或者1.2％～1.3％。可选的，导电剂的重量还可以为负极材料中所含硅氧和石墨总重量的0.3％，或者0.8％，或者1.4％，或者1.8％，或者2.4％。
在一些具体实施例中，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，其中，第一粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、海藻酸钠(SA)或者丁苯胶乳(SBR)中的至少一种，第二粘结剂包括聚丙烯酸(PAA)，第二粘结剂的重量为负极材料所含硅氧和石墨总重量的1％以上。可选的，第二粘结剂的重量还可以为负极材料所含硅氧和石墨总重量的1.2％～8％，或者2～6％，或者4～5％。可选的，第二粘结剂的重量还可以为负极材料所含硅氧和石墨总重量的1.1％，或者2.5％，或者4.5％，或者5.5％，或者7％，或者8.1％，或者8.5％，或者8.9％。
在一些具体实施例中，导电剂包括导电炭黑或碳纳米管(CNT)中的至少一种。
在一些具体实施例中，石墨包括人造石墨。
在一些具体实施例中，用负极材料制备负极极片时，包括以下步骤的制备方法：将负极材料涂布，辊压，得到负极极片。在一些实施例中，辊压压力为0.2～1.2MPa。可选的，该辊压压力还可以为0.4～1.0MPa，或者0.6～0.8MPa。可选的，该辊压压力还可以为0.3MPa，或者0.5MPa，或者0.7MPa，或者0.9MPa，或者1.1MPa。
本发明第三实施例提供了一种锂离子电池，包含正极、负极以及位于正极和负极之间的隔膜，其中，负极包括负极材料，负极材料为上述第二实施例提供的负极材料。
在一些具体实施例中，正极包括正极材料，正极材料包括三元材料、磷酸铁锂正极材料等。其中三元材料包括镍钴锰锂的氧化物。可选的，镍钴锰锂的氧化物为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)等中的至少一种。
为了更好的说明本发明提供的负极材料的制备方法获得的改性负极材料具有较优的性能，以下提供多个具体的实施例和对比例进行说明。
本发明各实施例及对比例所用组分原料除非特别说明，否则均为市售原料，且各平行实验中所使用的组分原料均为同种。
实施例1
本实施例提供了一种负极材料的制备方法，其包括以下步骤：在充满氩气的手套箱中，称取0.6g锂粉加入100mL对二甲苯中，油浴加热升温至80℃，温升速率5℃/min，再以80rpm转速搅拌10min后向对二甲苯中加入6.0g SiOx粉体(x＝1，锂粉和SiOx粉体质量比为1：10)，持续搅拌20h后，停止加热和搅拌，获得负极活性材料溶液，将所得负极活性材料溶液过滤出滤渣，使用无水乙醇多次润洗滤渣，再经50℃真空干燥得到负极活性材料；
25℃下，将所得负极活性材料和19.8g人造石墨共混，依次加入0.1g CMC、1.0gPAA和0.5g导电炭黑，以1500rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本实施例所得负极材料均匀涂布后辊压(辊压压力0.5MPa)，得到均匀的预锂化硅氧石墨复合负极极片。
实施例2
本实施例提供了一种负极材料的制备方法，其包括以下步骤：在充满氩气的手套箱中，称取2.0g锂粉加入100mL对二甲苯中，油浴加热升温至80℃，温升速率5℃/min，再以80rpm转速搅拌10min后向对二甲苯中加入6.0g SiOx粉体(x＝1，锂粉和SiOx粉体质量比为1：3)，持续搅拌20h后，停止加热和搅拌，获得负极活性材料溶液，将所得负极活性材料溶液过滤出滤渣，使用无水乙醇多次润洗滤渣，再经50℃真空干燥得到负极活性材料；
25℃下，将所得负极活性材料和19.8g人造石墨共混，依次加入0.1g CMC、1.0gPAA和0.5g导电炭黑，以1500rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本实施例所得负极材料均匀涂布后辊压(辊压压力0.5MPa)，得到均匀的预锂化硅氧石墨复合负极极片。
实施例3
本实施例提供了一种负极材料的制备方法，其包括以下步骤：在充满氩气的手套箱中，称取3.0g锂粉加入100mL对二甲苯中，油浴加热升温至80℃，温升速率5℃/min，再以80rpm转速搅拌10min后向对二甲苯中加入6.0g SiOx粉体(x＝1，锂粉和SiOx粉体质量比为1：2)，持续搅拌20h后，停止加热和搅拌，获得负极活性材料溶液，将所得负极活性材料溶液过滤出滤渣，使用无水乙醇多次润洗滤渣，再经50℃真空干燥得到负极活性材料；
25℃下，将所得负极活性材料和19.8g人造石墨共混，依次加入0.1g CMC、1.0gPAA和0.5g导电炭黑，以1500rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本实施例所得负极材料均匀涂布后辊压(辊压压力0.5MPa)，得到均匀的预锂化硅氧石墨复合负极极片。
实施例4
本实施例提供了一种负极材料的制备方法，其包括以下步骤：在充满氩气的手套箱中，称取0.6g锂粉加入300mL对二甲苯中，油浴加热升温至60℃，温升速率5℃/min，再以120rpm转速搅拌10min后向对二甲苯中加入6.0g SiOx粉体(x＝0.5，锂粉和SiOx粉体质量比为1：10)，持续搅拌12h后，停止加热和搅拌，获得负极活性材料溶液，将所得负极活性材料溶液过滤出滤渣，使用无水乙醇多次润洗滤渣，再经45℃真空干燥得到负极活性材料。
25℃下，将所得负极活性材料和114g人造石墨共混，依次加入0.6g CMC、3.0g PAA和0.24g CNT，以2500rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本实施例所得负极材料涂布后辊压(辊压压力1.2MPa)，得到均匀的预锂化硅氧石墨复合负极极片。
实施例5
本实施例提供了一种负极材料的制备方法，其包括以下步骤：在充满氩气的手套箱中，称取0.6g锂粉加入50mL均三甲苯中，油浴加热升温至80℃，温升速率15℃/min，再以10rpm转速搅拌10min后向对二甲苯中加入6.0g SiOx粉体(x＝1，锂粉和SiOx粉体质量比为1：10)，持续搅拌24h后，停止加热和搅拌，获得负极活性材料溶液，将所得负极活性材料溶液过滤出滤渣，使用无水乙醇多次润洗滤渣，再经60℃真空干燥得到负极活性材料；
25℃下，将所得负极活性材料和14g人造石墨共混，依次加入0.2g CMC、1.6g PAA和0.5g导电炭黑，以800rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本实施例所得负极材料均匀涂布后辊压(辊压压力0.2MPa)，得到均匀的预锂化硅氧石墨复合负极极片。
对比例1
本对比例提供了一种负极材料，其制备方法包括以下步骤：25℃下，将25.8g人造石墨中依次加入0.1g CMC、1.0g PAA和0.5g导电炭黑，以1500rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本对比例所得的负极材料均匀涂布后辊压(辊压压力0.5MPa)，得到石墨负极极片。
对比例2
本对比例提供了一种负极极片，其制备方法包括以下步骤：25℃下，将6.0g SiO粉体和19.8g人造石墨共混，依次加入0.1g CMC、1.0g PAA和0.5g导电炭黑，以1500rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本对比例所得的负极材料均匀涂布后辊压(辊压压力0.5MPa)，得到硅氧石墨复合负极极片。
对比例3
本对比例提供了一种负极材料，其制备方法包括以下步骤：25℃下，将1.0g锂粉、6.0g SiO粉体和19.8g人造石墨共混，依次加入0.1gCMC、1.0g PAA和0.5g导电炭黑，以1500rpm转速进行搅拌分散，得到均匀的浆料，即得负极材料。
将本对比例所得的负极材料均匀涂布后辊压(辊压压力0.5MPa)，得到硅氧石墨复合负极极片。
效果例
将各实施例和对比例所得负极极片用于制备锂离子电池，其中正极材料为NCM811，1mol/L LiPF6溶液为电解液。对所得锂离子电池进行容量测试和循环性能测试，其中，充放电电压范围为2.5V-4.25V，在充放电速率0.33C下测试容量，在充放电速率0.5C下测试循环性能，结果见表1。
表1
由表1数据可知，本发明各实施例负极材料制得的锂离子电池均具有较高的首次放电容量、首次库伦效率、能量密度以及循环容量保持率。
对比例1未采用SiOx和补锂；对比例2虽采用SiOx但未补锂；对比例3虽采用SiOx但通过直接添加锂粉的方式补锂，相较对比例1-3，实施例1-3通过液相处理的方式对SiOx进行补锂，使锂离子电池的首次放电容量、首次库伦效率、能量密度以及循环容量保持率均得到明显改善。
实施例1-3对比可知，在一定范围内增加单质锂与SiOx质量比，可提高电池性能，质量比增加到在一定范围，电池的首次库伦效率和循环过程中容量保持率趋于稳定。
综上所述，本发明选用非极性溶剂为SiOx补锂提供温和且稳定的液相环境，使SiOx经过高温液相处理后，可补偿锂离子电池首次循环形成SEI膜而造成的不可逆容量损，有利于提高锂离子电池的首次库伦效率和可逆容量，并且对锂离子电池的循环稳定性能有一定改善。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液，x的取值为：0<x≤1；
将所述负极活性材料溶液过滤和干燥处理以获得负极活性材料粉体；
将制备获得的负极活性材料粉体和导电剂、粘结剂进一步混合制备获得负极材料。
2.如权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于，将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液具体包括如下步骤：
将所述单质锂加入到所述非极性溶剂中搅拌分散；
进一步加入所述Si0x进行搅拌分散；
在60～120℃的温度范围下搅拌加热预设的时间长度。
3.如权利要求2所述的负极材料的制备方法，其特征在于，加入所述Si0x进行搅拌分散的步骤中：在温度范围60～120℃的条件下加入。
4.如权利要求2所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述预设的时间长度为12h～24h。
5.如权利要求1-4中任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述非极性溶剂包括对二甲苯、均三甲苯中的至少一种。
6.如权利要求5所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述单质锂包括锂粉、锂片中的至少一种。
7.如权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于，将单质锂与Si0x添加到非极性溶剂中，在温度范围为60～120℃的条件下进行加热反应获得负极活性材料溶液的步骤中，需要在惰性保护气氛下进行。
8.一种负极材料，其特征在于，通过如权利要求1-7中任一项所述的负极材料的制备方法获得，所述负极材料所含锂元素的质量和所含硅氧总质量的质量比范围为：1:10-1:2。
9.如权利要求8所述的负极材料，其特征在于，还包含石墨、粘结剂和导电剂，其中，所述石墨的重量为所述负极材料中所含硅氧和所述石墨总重量的70％～95％；所述粘结剂的重量为所述负极材料中所含硅氧和所述石墨总重量的3％～9％；所述导电剂的重量为所述负极材料中所含硅氧和所述石墨总重量的0.2％～2.5％。
10.一种锂离子电池，包含正极、负极以及位于所述正极和所述负极之间的隔膜，其特征在于，所述负极包括负极材料，所述负极材料为如权利要求8～9任一项所述的负极材料。
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