(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111552111.X (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 新疆晶硕新材 料有限公司 地址 831500 新疆维吾尔自治区乌鲁 木齐 市甘泉堡经济技术开 发区 （工业园） 众 欣街2249号 (72)发明人 薛明华　宗鑫　赵建文　马海安　 田宗浩　陈喜清　 (74)专利代理 机构 北京银龙知识产权代理有限 公司 11243 代理人 刘倩兰 (51)Int.Cl. C01B 33/18(2006.01) C01B 32/05(2017.01) H01M 4/36(2006.01)H01M 4/48(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种硅氧碳复合材料的制备方法、 负极片和 电池 (57)摘要 本发明提供一种硅氧碳复合材料的制备方 法、 负极片和电池， 一种硅氧碳复合材料的制备 方法， 所述制备方法为： 将金属硅粉、 二氧化硅粉 末、 镁粉混合， 得到混合物料； 将所述混合物料置 于反应器中并通入二氧化碳气体， 点燃所述混合 物料引发自蔓燃反应， 当反应完成后得到硅氧碳 复合材料。 本发 明中提供了一种采用自蔓燃反应 制备硅氧碳复合材料的方法， 所述制备方法操作 简单， 原料易得且价廉， 大幅度地降低了硅氧碳 复合材料的生产成本。 利用本发 明中所述方法制 备得到的硅氧碳复合材料具有氧含量可调、 纯度 高、 晶体颗 粒小， 显著的降低了材料的循环 膨胀， 提升了材料的比容 量和循环寿 命的优点。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114229854 A 2022.03.25 CN 114229854 A 1.一种硅氧碳复合材 料的制备 方法， 其特 征在于， 所述制备 方法为： 将金属硅粉、 二氧化硅粉末、 镁粉混合， 得到混合物料； 将所述混合物料置于反应器中 并通入二氧化碳气体， 点燃所述混合物料引发自蔓燃反应， 当反应完成后得到所述硅氧碳 复合材料。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 将所述混合物料置于反应器中， 对所 述反应器进行抽真空， 当 真空度≤10Pa时通入二氧化 碳气体。 3.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 在 反应过程中通过控制所述二氧化碳 气体的流 量， 控制反应温度维持在13 00‑1700℃。 4.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述金属硅粉、 所述二氧化硅粉末、 所 述镁粉和所述 二氧化碳按照摩尔比为1： (0.5～1.5)： (2 ～4)： (1.5～ 2.5)的比例混合。 5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述原料的添加量为5 ‑10kg/h， 所述 二氧化碳气体的流速为2 ～6m3/h。 6.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述金属硅粉的粒径D50为5 ‑20μm， 和/或 所述二氧化硅粉末的粒径D5 0为5‑20 μm， 和/或 所述镁粉的粒径D5 0为5‑20 μm。 7.根据权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 还 包括： 对所述硅氧碳复合材 料进行酸洗 。 8.根据权利要求7所述的制备方法， 其特征在于， 对所述硅氧碳复合材料进行酸洗的方 法为： 将所述硅氧碳复合材 料粉碎为粒径小于或等于 50um的颗粒后进行酸洗 。 9.一种负极片， 其特征在于， 包括权利要求1 ‑8中任一项所述的制备方法制备的复合负 极材料。 10.一种电池， 其特 征在于， 包括权利要求9中所述的负极片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114229854 A 2一种硅氧碳复合材料的制备方 法、 负极片和电池 技术领域 [0001]本发明涉及制备硅氧碳复合材料技术领域， 具体涉及一种硅氧碳复合材料的制备 方法、 负极片和电池。 背景技术 [0002]锂离子电池因其优异的性能已经在便携式消费电子、 电动工具、 医疗电子等领域 获得了广泛应用。 同时， 在纯电动汽车、 混合动力汽车以及储能等领域也显示了良好的应用 前景。 目前商业化的锂离子电池负极材料仍以传统石墨负极材料为主， 其实际比容量已经 接近372mAh/g的理论值， 很难有提升空间。 硅负极材料具有较高比容量(4200mAh/g)和体积 能量密度， 在 锂离子电池中应用中不会引起表面析锂现象， 有着良好的安全性， 相对于其他 高比容量材料有着明显的优势。 但是硅负极材料也存在问题， 比如循环寿命低、 体积变化 大、 持续产生SEI膜等。 [0003]针对硅负极材料存在的问题， 人们发现将硅部分氧化形成硅氧化物S iOx(0<x<2)， 通过牺牲部 分比容量的方式来缓解材料的体积变化， 可以显著改善硅材料在电池中应用时 的循环稳定性。 但硅氧化物存在首次库伦效率低、 制备条件苛刻、 批量化生产困难等问题， 国内硅氧化物的工业化生产主要是用高温蒸发冷凝 收集工艺， 产量低且能耗高， 单体生产 设备单产最大仅为5 0公斤， 能耗占据整个生产成本的3 5％左右。 [0004]为了解决硅氧化物作为负极材料时的首次库 伦效率低的问题， 目前采用将硅氧化 物进行包碳处理的方式来提升首次库伦效率、 可逆容量和循环稳定性。 主要包碳方式有砂 磨歧化、 球磨喷雾干燥、 沥青固相 包碳、 酚醛树脂液相 包碳、 CVD气相 包碳等， 但以上包碳方 式存在相对成本较高、 产量低、 危险性大、 工业 化难度高等难题。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本 发明提供了一种硅氧碳复合材料的制备方法、 负极片和电池， 用于解 决现有技 术中存在的相对成本较高、 产量低、 危险性大、 工业 化难度高等问题。 [0006]为解决上述 技术问题， 本发明采用以下技 术方案： [0007]第一方面， 本发明提供了一种硅氧碳复合材 料的制备 方法， 所述制备 方法为： [0008]将金属硅粉、 二氧化硅粉末、 镁粉混合， 得到混合物料； 将所述混合物料置于反应 器中并通入二氧化碳气体， 点燃所述混合物料引发自蔓燃反应， 当反应完成后得到所述硅 氧碳复合材 料。 [0009]进一步地， 将所述混合物料置于反应器中， 对所述反应器进行抽真空， 当真空度≤ 10Pa时关闭抽真空系统， 通入二氧化 碳气体。 [0010]进一步地， 在反应过程中通过控制 所述二氧化碳气体的流量， 控制反应温度维持 在1300‑1700℃。 [0011]进一步地， 所述金属硅粉、 所述二氧化硅粉末、 所述镁粉和所述二氧化碳按照摩尔 比为1： (0.5～1.5)： (2 ～4)： (1.5～ 2.5)的比例混合。说　明　书 1/5 页 3 CN 114229854 A 3