(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 202111485123.5 (22)申请日 2021.12.07 (71)申请人 远景动力技 术 （江苏） 有限公司 地址 214400 江苏省无锡市江阴市申港街 道申泰路6 6号 申请人 远景睿泰动力技 术 （上海） 有限公司 (72)发明人 莫方杰　孙化雨　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 王艳斋 (51)Int.Cl. C01B 32/22(2017.01) C01B 33/021(2006.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 4/36(2006.01)H01M 4/38(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 硅碳负极材 料及其制备方法与应用 (57)摘要 本发明提供了一种硅碳负极材料及其制备 方法与应用， 所述制备方法包括： 烧结硅合金与 石墨的混合料， 洗涤， 得到 所述硅碳负极材料； 所 述硅合金包括钾硅合金和/或锂硅合金。 本发明 采用硅合金为原料， 利用硅合金中的金属与石墨 的插层反应， 从而形成结合致密的硅碳负极材 料， 相较于物理混合的硅碳负极材料， 本发明所 述硅碳负极材料， 硅在石墨中的插入的深度更 深， 具有更高的比容 量以及循环稳定性。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 114180570 A 2022.03.15 CN 114180570 A 1.一种硅碳负极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 所述制备 方法包括： 烧结硅合金与石墨的混合料， 洗涤， 得到所述硅碳负极材 料； 所述硅合金包括钾硅合金和/或锂硅合金。 2.根据权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述硅合金包括钾硅合金。 3.根据权利要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， 所述硅合金与石墨的质量比为 (0.6至2):1。 4.根据权利要求1至3任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述硅合金采用 如下方法 得到： 混合硅与金属， 煅烧后得到所述硅合金； 所述金属包括钾 和/或锂； 满足以下 条件中的至少一个： 所述金属与硅的摩尔比为(1.005至1.05):1； 所述煅烧的温度为600℃至850℃， 时间为 3h至10h； 所述混合 为研磨混合10mi n至20min。 5.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述洗涤的溶剂包括去离 子水和/或无 水乙醇。 6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述洗涤 的固液比为(1至 7):20。 7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述烧结的温度为400℃至 650℃， 时间为12h 至36h。 8.根据权利要求1至7任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法包括如下步 骤： 混合质量比为(0.6至2):1的硅合金与石墨， 所得混合料400℃至650℃烧结12h至36h， 以(1至7):20的固液比洗涤后， 得到所述硅碳负极材 料； 所述硅合金采用如下方法得到： 研磨混合摩尔比为(1.005至1.05):1的金属与硅10min 至20min， 600℃至850℃煅烧3 h至10h后， 得到所述硅合金； 所述金属包括钾 和/或锂。 9.一种采用如权利要求1至8任一项所述的制备方法得到的硅碳负极材料， 其特征在 于， 所述硅碳负极材 料中， 硅在石墨片层中的插 入深度为1 μm至2.5 μm。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包括如权利要求9所述的硅碳负极 材料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114180570 A 2硅碳负极材料及其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于锂离子电池领域， 涉及一种负极材料， 尤其涉及一种硅碳负极材料及 其制备方法与应用。 背景技术 [0002]硅负极材料因其具有较高的理论比容量(＞3000mAh/g)， 以及 较低的反应电位(＜ 0.4V)， 而被应用于高能量密度的动力电池体系。 然而， 由于硅锂化后， 会发生严重的体积膨 胀(约400％)， 使材 料极易粉化脱落， 因此， 硅基负极的循环稳定性较差 。 [0003]目前广泛研究的硅碳复合负极材料， 虽然能有效缓解硅 的体积膨胀问题， 但是由 于硅与碳材料在热力学上亲和性差， 因此碳包覆的效果不佳， 长期循环后， 负极材料依然存 在粉化脱落的问题。 同时， 包覆致密的硅碳负极材 料， 工艺流程复杂且合成时间长 。 [0004]基于以上研究， 如何提供一种硅碳负极材料的制 备方法， 所述制 备方法能简便并 快捷地合成出碳包覆致密的硅碳负极材 料， 成为了目前迫切需要解决的问题。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种硅碳负极材料及其制备方法与应用， 能通过简易的制 备方法合成包覆 致密的硅碳负极材料， 并且硅在石墨中的插入深度更深， 保护作用更好， 能 提升硅碳负极材 料的比容 量以及循环稳定性。 [0006]为达到此发明目的， 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碳负极材 料的制备 方法， 所述制备 方法包括： [0008]烧结硅合金与石墨的混合料， 洗涤， 得到所述硅碳负极材 料； [0009]所述硅合金包括钾硅合金和/或锂硅合金。 [0010]本发明通过硅合金与石墨烧结， 利用金属与石墨的插层反应， 将硅带入到石墨的 片层中， 之后再通过洗涤的方式去除多余的金属， 从而 形成结合致密的硅碳负极材料， 相较 于物理混合的硅碳负极材料， 本发 明所述硅碳负极材料， 硅在石墨中的插入深度更深， 保护 作用更好。 [0011]优选地， 所述硅合金包括钾硅合金。 [0012]本发明所述钾硅合金在洗涤过程中， 钾更易被洗涤掉， 从而得到纯度 高的硅碳负 极材料， 而未完全洗去的钾， 以K4Si23的形式残留在硅碳负极材料中， 用以稳定硅碳的结构， 强化硅与石墨的结合力， 来 提高硅碳负极材 料的稳定性。 [0013]优选地， 所述硅合金与石墨的质量比为(0.6至2):1， 例如可以是0.6:1、 0.8:1、 1: 1、 1.2:1、 1.4: 1、 1.6:1、 1.8:1或2:1， 但不限于所列举的数值， 数值范围内其它未列举的数 值同样适用。 [0014]优选地， 所述硅合金采用如下 方法得到： [0015]混合硅与金属， 煅烧后得到所述硅合金； [0016]所述金属包括钾 和/或锂。说　明　书 1/6 页 3 CN 114180570 A 3