1.本發明涉及一種高首效氧化亞硅負極材料及其制備方法。
背景技術：
2.近年來，隨著碳達峰、碳中和目標的提出，人類社會的能源轉型已經成為必然，車輛的電動化趨勢也越發明確。因此，需要開發高能量密度的二次電池。
3.在眾多的二次電池中，鋰離子二次電池具有更高的能量密度，且技術較為成熟，因此備受期待。
4.鋰離子二次電池的主要成分為正極材料、負極材料、隔膜和電解液。
5.目前，在負極材料領域，應用最為廣泛的是碳材料。然而碳材料的理論比容量僅為372mah/g，且目前已經開發至365mah/g，幾乎沒有提升空間?？紤]到動力電池對于更高能量密度的需求，需要進一步提升負極材料的比容量。硅的理論比容量為3568mah/g(li
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si4)，幾乎為碳材料的10倍，因此被寄予厚望。
6.然而硅的缺點也很明顯。當硅作為負極材料使用時，其嵌鋰過程為合金化反應，充放電過程伴隨著巨大的體積變化，變化率＞300％。巨大的體積變化一方面導致材料因內應力而粉化，另一方面也帶來了新的界面，與電解液接觸形成新的固體電解質膜，導致電解液的持續消耗。因而硅作為負極材料使用時循環性能很差。此外，硅作為半導體，導電性也較差。
7.截止到目前，為了改善硅的缺點，提升其循環性能，已經進行了各種各樣的研究?？朔w積變化效應的幾種有效措施分別為：減小硅的中值粒徑至150nm及以下，對硅進行物理限域，預留空間容納體積變化。提升導電性的有效措施是進行碳包覆。氧化亞硅作為一種無定形材料，經過一定的熱處理，可以得到硅晶粒分布于基體中的結構，這樣相當于既減小了硅的中值粒徑，又對其進行了一定程度的物理限域，因此相對于硅，氧化亞硅的循環性能有所提升。
8.然而，由于氧化亞硅中氧元素的存在，在首次嵌鋰的過程中，會生成硅酸鋰等電化學惰性物質，這就導致氧化亞硅作為負極材料使用時首效偏低。
9.針對氧化亞硅首效偏低的缺點，也已經進行了各種各樣的研究。例如，通過預鋰化的手段提前補充生成電化學惰性物質所要消耗的鋰。通過其他金屬元素的摻雜替代生成電化學惰性物質所要消耗的鋰。然而，預鋰化的反應條件較為苛刻，需要在無水無氧的環境中進行，工業化難度非常大。且預鋰化后的材料堿性很強，在應用中對制漿過程的挑戰較大。其他金屬元素摻雜往往是在合成氧化亞硅時進行，對設備要求非常高。因此開發一款首效和循環性能接近于碳材料的硅基負極材料成
聲明：
“氧化亞硅負極材料及其制備方法與流程” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：萬華化學集團股份有限公司
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2025年08月05日 ~ 07日 
