1.本發明涉及鋰電池材料技術領域，特別涉及一種低膨脹的硅基負極材料及其制備方法和應用。
背景技術：
2.為了提高鋰離子電池的能量密度，正極材料選用高克容量的三元材料，正從5系走向8系，甚至超高鎳。隨著4680大圓柱的催化和正極能量密度推進觸及瓶頸，更高克容量的硅負極或迎來放量拐點。硅負極理論克容量是商用石墨的10倍以上，但導電性差、體積膨脹等問題制約了硅材料在負極上的商業化應用。
3.硅在與li進行合金化的過程中體積膨脹可達300%以上，而氧化亞硅的膨脹率在118%左右，循環性能相對較好。這是由于氧化亞硅的結構為納米硅團簇均勻地分散在二氧化硅基質中，首次嵌鋰的過程中，二氧化硅和鋰離子反應生成不可逆的金屬鋰氧化物li
x
o及鋰硅化合物，可有效緩沖脫嵌鋰產生的體積膨脹，從而具有相對較好的循環性能。但是氧化亞硅的膨脹依然不能滿足電池日益發展的應用要求，進一步降低氧化亞硅的膨脹從而提高電池的循環壽命是目前的主要研究方向。
技術實現要素：
4.本發明實施例提供了一種低膨脹的硅基負極材料及其制備方法和應用，將氧化亞硅沉積在三維枝狀的氣相二氧化硅的表面，三維枝狀的氣相二氧化硅構成的網絡結構具有高強度和高韌性的特性，在脫嵌鋰的過程中可以分散氧化亞硅體積膨脹收縮的應力，降低材料的膨脹率，提高材料的循環性能。此外，本發明實施例將氧化亞硅在三維枝狀氣相二氧化硅的表面沉積時，在枝狀間保留了部分孔隙，也為氧化亞硅脫嵌鋰時體積膨脹收縮預留了空間。本發明制備得到的硅基負極材料是通過氣態的氧化亞硅沉積在氣相二氧化硅表面實現的，因此三維枝狀的氣相二氧化硅在氧化亞硅顆粒內部分散更加均勻，進而對膨脹的緩解能力也更均勻。
5.第一方面，本發明實施例提供了一種低膨脹的硅基負極材料，所述硅基負極材料包括: 氧化亞硅基體、以及均勻分散在所述氧化亞硅基體中的三維枝狀的氣相二氧化硅；所述三維枝狀的氣相二氧化硅的質量占所述氧化亞硅基體的質量的百分比為0.1%-10%；所述三維枝狀的氣相二氧化硅的鏈狀聚集體的尺寸在100nm-500nm之間；生成所述三維枝狀的氣相二氧化硅的原生粒子的粒徑在7nm-40nm之間。
6.優選的，所述硅基負極材料的顆粒的平均粒徑d
50
在1nm-100μm之間；所述硅基負極材料的比表面積在0.5m2/g-50m2/g之間。
7.優選的，所述硅基負極材料還包括：碳包
聲明：
“低膨脹的硅基負極材料及其制備方法和應用與流程” 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：溧陽天目先導電池材料科技有限公司
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2025年07月24日 ~ 26日 
