CN116799187A - 一种氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法及其产品和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮掺杂预锂化氧化亚硅的制备方法及其产品和应用，制备方法包括：步骤一：将氧化亚硅进行气相沉积包碳，得到包碳后的氧化亚硅；步骤二：在保护气氛下，将步骤一制备的包碳后的氧化亚硅与锂氮化合物混合均匀，再进行热处理及后处理，得到氮掺杂预锂化氧化亚硅材料。本发明公开了一种氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，有效提高了平均粒径D50为5～8μm的氧化亚硅负极的首次库伦效率，并兼具优异的循环稳定性和高比容量。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池负极材料的技术领域，尤其涉及一种氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法及其产品和应用。
背景技术
随着便携式电子产品和电动汽车的不断发展，目前商用石墨并不能满足市场对电池高能量密度的要求，开发兼具高能量密度、长寿命、和高安全性能的锂离子电池已经成为焦点问题。氧化亚硅负极具有高的理论比容量，且成本低廉，储量丰富，且其在首次锂化过程中会形成锂硅酸盐和氧化锂，这些相可以作为缓冲基质，从而缓解氧化亚硅的体积膨胀，因此其体积膨胀比纯硅负极小，电池循环性能更好，因此氧化亚硅被认为是一种极具发展前景的负极材料。
目前商业上能进行小规模应用的氧化亚硅负极的粒径D50主要选用6～8μm，但是其在首次循环过程中会消耗正极中的锂，生成不可逆相，导致首次库伦效率较低，极大限制了其大规模商业化应用，预锂化是目前解决该问题的主要途径，但目前常见的预锂化试剂多选自锂金属粉和氢化锂，但在加入预锂化试剂提高其首次库伦效率的同时，往往会牺牲其一部分的循环稳定性。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，有效提高了平均粒径D50为5～8μm的氧化亚硅负极的首次库伦效率，并兼具优异的循环稳定性和高比容量。
具体技术方案如下：
一种氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将氧化亚硅进行气相沉积包碳，得到包碳后的氧化亚硅；
步骤二：在保护气氛下，将步骤一制备的包碳后的氧化亚硅与锂氮化合物混合均匀，再进行热处理及后处理，得到所述氮掺杂预锂化氧化亚硅材料。
本发明以平均粒径D50为5～8μm的氧化亚硅为原料，先通过CVD法对其进行包碳，再用锂氮化合物进行化学法预锂，经热处理后得到氮掺杂预锂化氧化亚硅材料。采用该方法制备得到的负极材料可以在不降低其循环稳定性的情况，甚至是小幅提升循环稳定性的情况下，显著提升其首次库伦效率。
对氧化亚硅负极材料进行包碳处理为本领域的常规技术手段，但多选择在制备工艺的最后一步进行，经试验发现，在本发明公开的制备方法中，需要先对氧化亚硅负极进行包碳处理，再进行后续的化学法预锂，若将包碳处理放在反应的最后进行，即先将氧化亚硅与锂氮化合物共混进行热处理后再进行包碳处理，则会显著降低最终产物组装的锂离子电池的首次库伦效率与循环稳定性，首圈充电比容量也有下降；而若不对氧化亚硅负极材料进行包碳处理，则最终产物组装的锂离子电池的首次库伦效率、首圈充电比容量与循环稳定性均严重下降。
经试验还发现，采用本发明中公开的锂氮化合物代替常见的锂化试剂(如LiH)，最终产物组装的锂离子电池的循环稳定性出现显著提升；可以在不牺牲循环稳定性的前提下显著提高氧化亚硅负极材料的首次库伦效率。
步骤一中：
所述氧化亚硅的平均粒径D50选自5～8μm。
所述气相沉积包碳采用的碳源选自乙炔、乙烯、甲烷中的一种或多种，包碳温度为750～900℃，包覆时间为0.5～3h。
采用上述包碳工艺后，制备得到的包碳后的氧化亚硅中碳含量约为3～6wt％。
步骤二中：
优选的，所述锂氮化合物选自氮化锂、亚氨基锂、叠氮化锂中的一种或多种。
进一步优选，所述锂氮化合物选自氮化锂，经试验发现，采用氮化锂进行化学法预锂最终制备的负极材料组装的锂离子电池具有更优异的电化学性能。
优选的，以锂氮化合物中Li元素计，锂氮化合物与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.15～0.75：1。
经试验发现，本发明公开的制备方法中，锂氮化合物与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比对最终获得的锂离子电池的电化学性能有着关键性的影响。当加入的Li元素过多时，最终获得的锂离子电池的电化学性能，尤其是循环稳定性出现了严重下降；通过对产物的XPS表征，还意外发现，随着锂氮化合物摩尔量的增加，检测到的氮元素含量显著降低，甚至无法检测到氮元素含量。
进一步优选，以锂氮化合物中Li元素计，锂氮化合物与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.3～0.6：1；更优选为0.45～0.6：1；最优选为0.6：1。
随着上述摩尔比的不断优选，最终获得的锂离子电池的电化学性能得到不断优化。
步骤二中：
所述保护气氛选自氩气、氮气、氦气中的一种或多种；
所述热处理的温度为700～900℃，升温速度为2～10℃/min，保温时间为3～8h。
所述后处理包括过筛等常规工艺。
本发明还公开了根据上述方法制备的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料及其在作为锂离子电池负极材料中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明公开了一种氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，利用氮锂化合物进行化学方法预锂，方法简单安全，不需要接触金属锂，可以实现大批量生产；本方法在不降低氧化亚硅负极本身循环稳定性，甚至小幅提高的情况下，显著提高了氧化亚硅负极的首次库伦效率。
附图说明
图1为实施例1制备产物的XPS图；
图2为实施例2制备产物的XPS图
图3为实施例2制备产物的XRD图；
图4为实施例3制备产物的XPS图；
图5为实施例4制备产物的XPS图；
图6为实施例4制备产物的XRD图；
图7为实施例5制备产物的XRD图；
图8为对比例4制备产物的XPS图；
图9为对比例4制备产物的XRD图；
图10为对比例5制备产物的XPS图；
图11为对比例5制备产物的XRD图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方法进一步进行说明，在这里需要说明的是，此处所描述的具体实施方法只是为了说明和解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
步骤一：将20g平均粒径D50为6μm的氧化亚硅置于旋转式管式炉中利用乙炔和氩气的混合气，乙炔与氩气的体积比为1：9，流速为200mL/min，进行CVD包碳，包碳温度为750℃，升温速度为10℃/min，保温时间为2h，得到碳包覆的氧化亚硅。
步骤二：称取一定量的氮化锂，氮化锂和步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.05：1；以氮化锂中Li离子计，氮化锂和步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.15：1。
步骤三：将步骤一中制备的碳包覆的氧化亚硅和步骤二中称取的氮化锂置于手套箱中进行搅拌混合，混合均匀后倒入瓷舟中进行压实。
步骤四：将压实后的混合物转入热处理炉中，在氩气的保护气氛下进行加热，加热至750℃，升温速率为3℃/min，保温时间为5h。冷却后将样品过筛后即得到产物。
图1为本实施例制备产物的XPS图，右图为左图所框取范围的氮元素的精细谱，根据图1可以确认，在该比例下，产物中掺入了氮元素。
实施例2
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中，以氮化锂中Li离子计，称取的氮化锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.3：1。
图2为本实施例制备产物的XPS图，根据图2可以确认，在该比例下产物中掺入了氮元素。
图3为本实施例制备产物的XRD图，由图3可以判断，在该比例下，产物中生成了Li2Si2O5，Li2SiO3锂硅酸盐相。
实施例3
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中，以氮化锂中Li离子计，称取的氮化锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.45：1。
图4为本实施例制备产物的XPS图，右图为左图所框取范围的氮元素的精细谱，由图4可以进一步确认，在该比例下掺入了氮元素。
实施例4
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中，以氮化锂中Li离子计，称取的氮化锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.6：1。
图5为本实施例制备产物的XPS图，右图为左图所框取范围的氮元素的精细谱，由图5可以进一步确认，在该比例下掺入了氮元素。
图6为本实施例制备产物的XRD图，从图6可以看出在该比例下，产物中生成了Li2Si2O5，Li2SiO3等锂硅酸盐相，但与图3对比，该比例下生成的Li2Si2O5的含量降低。
实施例5
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中，以氮化锂中Li离子计，称取的氮化锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.75：1。
图7为本实施例制备产物的XRD图，从图7可以看出在该比例下几乎只生成Li2SiO3一种锂硅酸盐相，Li2Si2O5的量几乎降低为0。
实施例6
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中：
将氮化锂替换为亚氨基锂，以氮化锂中Li离子计，称取的亚氨基锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.6：1。
对比例1
将20g平均粒径D50为6μm的氧化亚硅置于旋转式管式炉中利用乙炔和氩气的混合气进行CVD包碳，乙炔和氩气的体积比为1：9，流速为200mL/min，包碳温度为750℃，升温速度为10℃/min，保温时间为2h，得到碳包覆的氧化亚硅。
对比例2
步骤一：称取一定比例的氧化亚硅和氮化锂，以氮化锂中Li离子计，氮化锂和氧化亚硅的摩尔比为0.6：1。
步骤二：将称取的氧化亚硅和氮化锂置于手套箱中进行搅拌混合，混合均匀后倒入瓷舟中进行压实。
步骤三：将压实后的混合物转入热处理炉中，在氩气的保护气氛下进行加热，加热至750℃，升温速度为3℃/min，保温时间为5h。冷却后将样品过筛后即得到产物。
对比例3
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中，以氮化锂中Li离子计，称取的氮化锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.9：1。
对比例4
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中，以氮化锂中Li离子计，称取的氮化锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为1.05：1。
图8为本对比例制备产物的XPS图，右图为左图所框取范围的氮元素的精细谱，对比图5与图8可以确认，在该比例下产物中掺入的氮元素含量显著降低。
图9为本对比例制备产物的XRD图，由图9可以判断，在该比例下，产物中生成了Li4SiO4，Li2SiO3锂硅酸盐相。
对比例5
制备工艺与实施例1基本相同，区别仅在于步骤二中，以氮化锂中Li离子计，称取的氮化锂与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为1.2：1。
图10为本对比例中制备产物的XPS图，根据图10可以确认，在该比例下产物中几乎无法观察到氮元素的掺杂。
图11为本对比例中产物的XRD图，由图11可以判断，在该比例下，产物中只生成Li4SiO4这一种硅酸盐相。
对比例6
步骤一：称取一定比例的氧化亚硅和氮化锂，以氮化锂中Li离子计，氮化锂和氧化亚硅的摩尔比为0.6：1。
步骤二：将称取的氧化亚硅和氮化锂置于手套箱中进行搅拌混合，混合均匀后倒入瓷舟中进行压实。
步骤三：将压实后的混合物转入热处理炉中，在氩气的保护气氛下进行加热，加热至750℃，升温速度为3℃/min，保温时间为5h。
步骤四：用乙炔和氩气的混合气，乙炔与氩气的体积比为1：9，流速为200mL/min，对步骤四中得到得样品进行CVD包碳，包碳温度为750℃，升温速度为10℃/min，保温时间为2h。冷却过筛后即得到产物。
对比例7
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中：
将氮化锂替换成氢化锂，称取氢化锂和氧化亚硅的摩尔比例为0.6：1。
对比例8
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤二中：
将氮化锂替换成氢化锂，称取氢化锂和氧化亚硅的摩尔比例为0.15：1。
性能测试：
将各实施例和对比例分别制备的产物作为活性物质制备负极片，具体制备过程如下：
将活性物质、导电炭黑、CMC按7：1.5：1.5的质量比混成浆料，涂在铜箔上，80℃真空干燥后，将极片碾压使极片颗粒致密化。
将上述制备得到的负极极片组装成CR2025纽扣电池，具体组装过程如下：
将负极极片(上述制得的极片)，正极(锂片)，电解液(1molLiPF6溶解在EC、DMC和EMC(质量比为1：1：1)中，FEC(5wt％)和VC(0.5wt％)为添加剂)，隔膜在手套箱中进行组装，得到CR2025纽扣电池。将组装得到的电池在新威测试系统上进行电化学性能测试，电压范围为0.005V～1.5V，循环测试中首圈测试倍率为0.1C，之后的循环倍率为0.2C；测试得到的循环数据列于下表1中。
表1
对比表1中实施例1～4与对比例1的数据可知，采用本发明中的工艺制备的负极材料组装的电池，在不降低氧化亚硅负极的循环稳定性，甚至是小幅提升的情况下，可以显著提高其首次库伦效率。
对比实施例4和5的数据可知，当进一步提高锂氮化合物的摩尔量时，虽然仍能保证高首效，但循环稳定性出现了显著下降。
对比实施例4和6的数据可知，采用氮化锂作为锂氮化合物制备的负极材料组装的电池具有更为优异的电化学性能。
对比实施例4和对比例2、对比例6的数据可知，当不对氧化亚硅进行包碳处理，或者将包碳处理在最后一步进行，均会导致最终制备的负极材料组装的电池的电化学性能出现显著劣化。
对比实施例4与对比例3～5的数据可知，当加入的锂氮化合物与氧化亚硅的摩尔比不合适时，最终制备的负极材料组装的电池的电化学性能会出现显著劣化。
对比实施例4与对比例7的数据，以及实施例1与对比例8的数据可知，若将锂氮化合物替换为本领域常见的锂化试剂，制备的负极材料组装的电池的循环稳定性会有明显下降。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，以上应用了具体实例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。本发明所属技术领域的技术人员依据本发明的构思，还可以做出若干简单推演、变形、替换或结合。这些推演、变形、替换或结合方案也落入本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将氧化亚硅进行气相沉积包碳，得到包碳后的氧化亚硅；
步骤二：在保护气氛下，将步骤一制备的包碳后的氧化亚硅与锂氮化合物混合均匀，再进行热处理及后处理，得到所述氮掺杂预锂化氧化亚硅材料。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，步骤一中：
所述氧化亚硅的平均粒径D50选自5～8μm；
所述气相沉积包碳采用的碳源选自乙炔、乙烯、甲烷中的一种或多种，包碳温度为750～900℃，包碳时间为0.5～3h。
3.根据权利要求1所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，步骤二中：
所述锂氮化合物选自氮化锂、亚氨基锂、叠氮化锂中的一种或多种；
以锂氮化合物中Li元素计，锂氮化合物与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.15～0.75：1。
4.根据权利要求1所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，步骤二中：
所述保护气氛选自氩气、氮气、氦气中的一种或多种；
所述热处理的温度为700～900℃，升温速度为2～10℃/min，保温时间为3～8h。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，所述锂氮化合物选自氮化锂。
6.根据权利要求5所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，以锂氮化合物中Li元素计，锂氮化合物与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.3～0.6：1。
7.根据权利要求5所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，以锂氮化合物中Li元素计，锂氮化合物与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.45～0.6：1。
8.根据权利要求5所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于，以锂氮化合物中Li元素计，锂氮化合物与步骤一中加入的氧化亚硅的摩尔比为0.6：1。
9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的方法制备的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料。
10.一种根据权利要求9所述的氮掺杂预锂化氧化亚硅材料作为锂离子电池负极材料中的应用。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN112289999A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种预锂化氧化亚硅/碳复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114464790A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-10 | 四川金汇能新材料股份有限公司 | 一种预锂化硅氧复合材料、制备方法和应用 |
| CN115939334A (zh) * | 2022-09-21 | 2023-04-07 | 浙江锂宸新材料科技有限公司 | 一种硅氧复合材料的制备方法及其产品和在锂离子电池中的应用 |
| CN116177553A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-05-30 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种预锂化氧化亚硅负极材料的制备方法 |
| CN116344757A (zh) * | 2021-12-23 | 2023-06-27 | 湖南中科星城石墨有限公司 | 一种预锂化硅氧负极材料及其制备方法和用途 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112289999A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种预锂化氧化亚硅/碳复合材料及其制备方法和应用 |
| CN116344757A (zh) * | 2021-12-23 | 2023-06-27 | 湖南中科星城石墨有限公司 | 一种预锂化硅氧负极材料及其制备方法和用途 |
| CN114464790A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-05-10 | 四川金汇能新材料股份有限公司 | 一种预锂化硅氧复合材料、制备方法和应用 |
| CN115939334A (zh) * | 2022-09-21 | 2023-04-07 | 浙江锂宸新材料科技有限公司 | 一种硅氧复合材料的制备方法及其产品和在锂离子电池中的应用 |
| CN116177553A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-05-30 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种预锂化氧化亚硅负极材料的制备方法 |
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