1.本发明涉及一种高首效氧化亚硅负极材料及其制备方法。
背景技术：
2.近年来，随着碳达峰、碳中和目标的提出，人类社会的能源转型已经成为必然，车辆的电动化趋势也越发明确。因此，需要开发高能量密度的二次电池。
3.在众多的二次电池中，锂离子二次电池具有更高的能量密度，且技术较为成熟，因此备受期待。
4.锂离子二次电池的主要成分为正极材料、负极材料、隔膜和电解液。
5.目前，在负极材料领域，应用最为广泛的是碳材料。然而碳材料的理论比容量仅为372mah/g，且目前已经开发至365mah/g，几乎没有提升空间。考虑到动力电池对于更高能量密度的需求，需要进一步提升负极材料的比容量。硅的理论比容量为3568mah/g(li
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si4)，几乎为碳材料的10倍，因此被寄予厚望。
6.然而硅的缺点也很明显。当硅作为负极材料使用时，其嵌锂过程为合金化反应，充放电过程伴随着巨大的体积变化，变化率＞300％。巨大的体积变化一方面导致材料因内应力而粉化，另一方面也带来了新的界面，与电解液接触形成新的固体电解质膜，导致电解液的持续消耗。因而硅作为负极材料使用时循环性能很差。此外，硅作为半导体，导电性也较差。
7.截止到目前，为了改善硅的缺点，提升其循环性能，已经进行了各种各样的研究。克服体积变化效应的几种有效措施分别为：减小硅的中值粒径至150nm及以下，对硅进行物理限域，预留空间容纳体积变化。提升导电性的有效措施是进行碳包覆。氧化亚硅作为一种无定形材料，经过一定的热处理，可以得到硅晶粒分布于基体中的结构，这样相当于既减小了硅的中值粒径，又对其进行了一定程度的物理限域，因此相对于硅，氧化亚硅的循环性能有所提升。
8.然而，由于氧化亚硅中氧元素的存在，在首次嵌锂的过程中，会生成硅酸锂等电化学惰性物质，这就导致氧化亚硅作为负极材料使用时首效偏低。
9.针对氧化亚硅首效偏低的缺点，也已经进行了各种各样的研究。例如，通过预锂化的手段提前补充生成电化学惰性物质所要消耗的锂。通过其他金属元素的掺杂替代生成电化学惰性物质所要消耗的锂。然而，预锂化的反应条件较为苛刻，需要在无水无氧的环境中进行，工业化难度非常大。且预锂化后的材料碱性很强，在应用中对制浆过程的挑战较大。其他金属元素掺杂往往是在合成氧化亚硅时进行，对设备要求非常高。因此开发一款首效和循环性能接近于碳材料的硅基负极材料成
声明：
“氧化亚硅负极材料及其制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：万华化学集团股份有限公司
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2025年06月06日 ~ 08日 
