本发明涉及锂离子电池，特别是涉及一种硅氧复合物-石墨材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、动力电池、消费类电池等终端产品对高能量密度锂离子电池需求日益增强。目前，产业界主要采取硅碳复合路线来提升硅基负极应用水平，450mah/g以上的硅碳复合负极材料在循环性、倍率性等方面基本能够满足应用要求。商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。同时，锂离子电池也是3c(computer，communication andconsumer electronics)电子产品和电动车的驱动动力。随着电子产品的发展和消费者需求的提高，锂离子电池的能量密度的提升是亟须的。然而，目前石墨仍然是主流的锂离子电池负极材料，其过低的理论比容量(375mah/g)和实际比容量(340-350mah/g)限制了电子产品很多功能的发展，尤其限制了电动汽车的续航旅程。开发新的高比能电极材料是提升锂离子电池能量密度的关键。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供一种硅氧复合物-石墨材料，该硅氧复合物-石墨材料由氧化亚硅、石墨和粘合剂同步进行造粒反应、歧化反应制备得到，具有500mah/g左右的克容量，远高于现有的石墨负极(～350mah/g)，可以满足高能量密度锂离子电池的需求。不仅可用与3c电子产品，尤其适合用于电池能量密度要求较高的电动汽车及无人机等。
2、为了达到上述目的，本发明提供了一种硅氧复合物-石墨材料，该硅氧复合物-石墨材料由以下原料进行造粒反应和歧化反应得到：氧化亚硅、石墨和粘合剂；所述造粒反应和所述歧化反应同步实现。
3、传统氧化亚硅负极材料制备工艺：先将氧化亚硅块体粉碎至细粉，进行600-900℃的碳包覆，然后进行900-1150℃的高温热处理，使氧化亚硅发生歧化反应，生成使细小纳米硅微晶均匀分散于氧化亚硅中，再将氧化亚硅与石墨混合使用。也有人提出，先将氧化亚硅块体进行900-1150℃的高温热处理，而后进行粉碎工序和600-900℃的碳包覆处理，再将处理过的氧化亚硅材料与石墨按一定比例混合起来，作为复合负极材料使用。然而，本发明人在研究过程中发现，上述传统工艺制备得到的负极材料循环稳定性差，究其原因，是因为氧化亚硅只是与石墨简单混合。因此，本发明人提出上述硅氧复合物-石墨材料，该硅氧复合物-石墨材料由氧化亚硅、石墨和粘合剂同步进行造粒反应、歧化反应制备得到，利用粘合剂使氧化亚硅与石墨紧密结合，相对于只用混合的方法制备的氧化亚硅/石墨复合材料复合材料，本发明的氧化亚硅/石墨复合粒子具有更高的结构稳定性和性能稳定性，氧化亚硅在实现歧化反应的同时参与造粒过程，进而与石墨粘合的非常牢固，最终获得的硅氧复合物-石墨材料具有500mah/g左右的克容量，远高于现有的石墨负极(～350mah/g)，可以满足高能量密度锂离子电池的需求。不仅可用与3c电子产品，尤其适合用于电池能量密度要求较高的电动汽车及无人机等。
4、在其中一个实施例中，所述粘合剂包括以下原料中的至少1种：蔗糖、树脂、pan、pvp、沥青。
5、采用上述材料作为粘合剂能够使氧化亚硅和石墨紧密结合。
6、在其中一个实施例中，所述粘合剂包括蔗糖。
7、选择蔗糖作为粘合剂，可在氧化亚硅发生歧化反应的同时得以更高程度碳化，既使其导电得以加强，又可以提高氧化亚硅/石墨复合负极材料的整体库伦效率。
8、在其中一个实施例中，所述氧化亚硅为经碳纳米管改性得到的改性氧化亚硅；所述改性包括：氧化亚硅与碳纳米管混合，搅拌，干燥，得到改性氧化亚硅。
9、碳纳米管不是电化学活性材料，所以不会贡献容量，但它不仅可以增加材料的本证导电性，而且可以起到提升颗粒结构稳定性和完整性的作用。
10、在其中一个实施例中，所述氧化亚硅与所述石墨的质量比为1：(2-10)，所述粘合剂与所述原料的质量比为(1-20)：100。
11、在其中一个实施例中，所述氧化亚硅的粒径为1-20μm，所述石墨的粒径为5-20μm。
12、在其中一个实施例中，石墨为一次颗粒和/或二次颗粒，所述石墨为天然石墨和/或人造石墨。
13、本发明还提供了所述硅氧复合物-石墨材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化亚硅、石墨、粘合剂混合，搅拌，热处理，使造粒反应和歧化反应同步实现，得到硅氧复合物-石墨材料。
14、上述制备方法整体过程简化，易于产业化，可以直接用于氧化亚硅/石墨复合材料的产业化，且采用此专利技术的负极生产厂家利用原有的混合加热设备即可，这大大降低了因购置设备，建立产线而增加的新材料生产成本，从而降低3c电子产品和电动车所用锂离子电池应用氧化亚硅/石墨复合负极的成本，使之性价比大大提高。
15、在其中一个实施例中，所述搅拌的时间为0.5-10h，所述搅拌的转速为0.5-10rpm，所述热处理的温度为600-1200℃，热处理的时间为8-12h。
16、在其中一个实施例中，所述氧化亚硅为经碳纳米管改性得到的改性氧化亚硅，所述改性包括：氧化亚硅、碳纳米管、分散剂混合，搅拌，得到混合溶液，干燥，得到改性氧化亚硅。
17、在其中一个实施例中，所述改性步骤中，所述氧化亚硅与所述碳纳米管的质量比≥20％，所述搅拌的时间≥3h，所述搅拌的转速≥500rpm。
18、在其中一个实施例中，分散剂的质量与氧化亚硅、碳纳米管、分散剂质量之和的比≤3％。
19、在其中一个实施例中，所述干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥的进风温度为45-55℃，所述喷雾干燥的出风温度为190-210℃，所述喷雾干燥的进料方式为蠕动泵调节。
20、本发明还提供了所述的硅氧复合物-石墨材料在制备电池负极中的应用。
21、本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的电极由所述硅氧复合物-石墨材料制备得到。
22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23、本发明的一种硅氧复合物-石墨材料及其制备方法和应用，该硅氧复合物-石墨材料由氧化亚硅、石墨和粘合剂同步进行造粒反应、歧化反应制备得到，该硅氧复合物-石墨材料循环稳定性及首次库仑效率都有明显提高，且因减少制备程序而有效节约了生产成本。该材料的制备方法首次提出氧化亚硅与石墨的造粒与氧化亚硅歧化反应同步的技术工艺设计，整体上看提高在材料制备过程中的能源利用率，制备方法简单，安全。对于锂离子电池负极生产厂家来说，无需购置设备，即可建立产线而增加的新材料生产成本，进而可带来较大的商业利润。
1.一种硅氧复合物-石墨材料，其特征在于，该硅氧复合物-石墨材料由以下原料进行造粒反应和歧化反应得到：氧化亚硅、石墨和粘合剂；所述造粒反应和所述歧化反应同步实现。
2.根据权利要求1所述的硅氧复合物-石墨材料，其特征在于，所述粘合剂包括以下原料中的至少1种：蔗糖、树脂、pan、pvp、沥青。
3.根据权利要求1所述的硅氧复合物-石墨材料，其特征在于，所述氧化亚硅为经碳纳米管改性得到的改性氧化亚硅；所述改性包括：氧化亚硅与碳纳米管混合，搅拌，干燥，得到改性氧化亚硅。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的硅氧复合物-石墨材料，其特征在于，所述氧化亚硅与所述石墨的质量比为1：(2-10)，所述粘合剂与所述原料的质量比为(1-20)：100。
5.权利要求1-4中任一项所述的硅氧复合物-石墨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化亚硅、石墨、粘合剂混合，搅拌，热处理，使造粒反应和歧化反应同步实现，得到硅氧复合物-石墨材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为0.5-10h，所述搅拌的转速为0.5-10rpm，所述热处理的温度为600-1200℃，热处理的时间为8-12h。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氧化亚硅为经碳纳米管改性得到的改性氧化亚硅，所述改性包括：氧化亚硅、碳纳米管、分散剂混合，搅拌，得到混合溶液，干燥，得到改性氧化亚硅。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述改性步骤中，所述氧化亚硅与所述碳纳米管的质量比≥20％，所述搅拌的时间≥3h，所述搅拌的转速≥500rpm。
9.权利要求1-4中任一项所述的硅氧复合物-石墨材料在制备电池负极中的应用。
10.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池的电极由权利要求1-4中任一项所述的硅氧复合物-石墨材料制备得到。
