1.本發(fā)明涉及氧化亞硅負極材料制備技術，特別是一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法。

背景技術：

2.鋰離子電池自從商業(yè)化后，因具有能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點而成為當今電池儲能的主流。其正負極作為結構的重要組成部分，決定了鋰離子電池包括容量在內主要性能。目前普遍采用的石墨負極材料已接近理論容量的極限(372mah/g)，而硅基負極材料(硅、氧化亞硅)因其理論容量高(最高可達4200mah/g)而成為新一代負極材料的最優(yōu)選項。但硅基負極材料也存在充放電過程中體積膨脹大(300％)、導電性能差、首次充放電效率低等缺陷，需要進行改性處理后，以一定比例摻入石墨負極材料中使用，從而將現(xiàn)有的石墨負極材料實際容量從350mah/g左右進一步提升至420～600mah/g。

3.作為硅基負極材料的一種，氧化亞硅雖然理論容量上較硅負極材料小，但由于其充放電過程中膨脹較小(200％),循環(huán)穩(wěn)定性能好，材料顆粒尺寸只需做到微米級，因而在動力電池等領域有著廣泛的應用前景。

4.目前普遍采用的是化學氣相沉積法(cvd)來對氧化亞硅粉料進行碳包覆改性處理，通常推出的氧化亞硅負極材料均以摻入石墨(95％～90％)的復合材料為主，其生產(chǎn)效率較低(每批次在100千克左右)，且能耗高，導致其生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品的主要性能指標首次可逆比容量和首次效率最高只能達到1600mah/g和75％左右。如專利分開號為cn110828811a，公開的一種鋰離子電池用球形氧化亞硅-石墨復合負極材料及其制備方法，先將氧化亞硅原料與天然石墨原料分別進行球磨處理，然后與瀝青、異丙醇鋁和其它有機碳源混合進行噴霧干燥，最后在惰性氣氛下進行高溫歧化反應和碳化處理。該產(chǎn)品為亞硅石墨復合材料，成分包括亞硅、石墨、無定形碳，制作方式主要是將亞硅和石墨分別與酒精混合后球磨成漿料，將兩種漿料和瀝青異丙醇鋁混合球磨，然后經(jīng)噴霧干燥后在氣保下進行煅燒到1100度制得。

技術實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，它具有滿足工業(yè)制備要求，在降低產(chǎn)品能耗和生產(chǎn)成本同時，提高產(chǎn)品性能首次可逆比容量、首次效率以及循環(huán)壽命等特點。

6.本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是包括以下步驟：

7.(一)包覆溶液配制：

8.a、包覆溶液稱量：稱取溶質中溫瀝青5～10千克和有機醚類溶劑25～50千克。

9.b、溶解：將a中的溶質和溶劑先后加入100升攪拌罐內，以25～100rpm轉速攪拌20～45分鐘。

10.c、泵送：將攪拌完成的溶液泵送到儲罐內備用。

11.(二)氧化亞硅稱量：稱取氧化亞硅100～250千克。

12.(三)攪拌包覆：

13.a、將稱量好的氧化亞硅加入高攪拌機內。

14.b、將1/5～1/2的溶液加入高攪機內，同時以100～400rpm高速攪拌1～5分鐘，隨后以20～50rpm低速攪拌15～30分鐘。

15.c、重復b中高-低速交替攪拌步驟2～5次，之后，通過300～400rpm高速攪拌或配以電輔助加熱，使溶劑揮發(fā)。

16.(四)包覆料打散：對上述所得包覆瀝青的氧化亞硅以0.1～0.3mpa的氣壓進行打散處理。

17.(五)煅燒：將每2～4批次的包覆料送入煅燒爐內，每爐次重量控制在200～800千克。

18.(六)篩分、檢驗：

19.a、將煅燒所得物料用100～400目的超聲振動篩進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后進行檢測，粗料繼續(xù)打散處理。

20.b、對合格細料進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測。

21.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，步驟(三)c中，揮發(fā)的溶劑經(jīng)冷凝設備回收后重復使用。

22.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，步驟(四)中，所述打散處理氣壓為扁平氣流磨。

23.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，攪拌包覆過程中，在高攪機的進液階段，每當高攪機溫度上升3-5℃后，停止噴液，高攪機調速至低頻，10-20秒后，高攪機的轉速調為既定頻率，如此往復，直至溫度升至目標溫度時，加液完成，此時維持高攪機既定頻率轉動攪拌，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌。

24.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌，是通過對溶劑揮發(fā)時回收管路的蒸發(fā)器后溫度、流量，回收管路壓力，以及循環(huán)水流量數(shù)據(jù)來控制變頻高攪機的轉速完成。

25.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，步驟(五)中所說煅燒為二次煅燒過程：無氧狀態(tài)下，在60～150分鐘內加熱到400～550℃，保溫60～300分鐘；99.99％純度氮氣或氬氣保護下，在60～150分鐘內加熱到750～900℃，保溫60～300分鐘。降溫至室溫后卸料。

26.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，所述煅燒過程在壓力回轉煅燒爐中進行，所述壓力回轉煅燒爐進出料均位于爐體一端，且該端設有雙層爐門，爐門部位設有旋轉接頭，旋轉接頭具有熱電偶和保護氣體集成式結構。

27.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，壓力回轉煅燒爐相對于雙層爐門的另一端連接排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)與爐體連接部設有防塵密封過濾組件以及快拆法蘭。

28.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，步驟(六)中，使用

對輥機和成品氣流磨對成品篩分的粗料再進行打散；將打散后的物料用100～400目的超聲振動篩再進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后送往單獨檢測，粗料重復回送進成品氣流磨繼續(xù)打散；對打散后的細料單獨進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測；合格品送往包裝。

29.前述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法中，作為優(yōu)選，所得負極材料內層為氧化亞硅siox，其中0.9＜x＜1.1,d50為4μm～7μm，質量占比為97％～99％；外層為包覆導電碳，質量占比為1％～3％；成品材料粒度分布d50為6μm～9μm，粒徑集中度span(d90-d10)/d50為0.8～1。

30.本技術方案以上述碳包覆氧化亞硅負極材料為目標產(chǎn)品，主要從以下幾方面進行研究和制備：

31.一是從負極材料的粒徑、比表面積、ph值、振實密度、壓實密度、石墨化度、灰分、首次效率、克容量、倍率、循環(huán)容量保持率等物化指標出發(fā)，來設計符合工業(yè)化生產(chǎn)的成分質量比、粒度分布、粒度集中度等技術特征。

32.二是從配方入手，除滿足負極材料的基本特性外，提高產(chǎn)品的循環(huán)壽命。

33.三是從各工藝階段進行控制，如包覆過程的轉速、溫度以及冷凝回收控制參數(shù)的設計，煅燒過程的溫度、壓力、保護氣氛等控制參數(shù)的設計。

34.本方案中，將高攪機的啟動運行和高壓加液系統(tǒng)連鎖，在保證連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)下，進行靈活機動的攪拌模式，每當攪拌溫度上升了設定度數(shù)(3-5℃)就停止噴液，且保持低頻狀態(tài)，待溫度穩(wěn)定時，再調至既定頻率。這種快、慢混合攪拌方式，不僅控制住整個攪拌區(qū)溶液一直處在低溫區(qū)域(60℃以內)作業(yè)，促使物料在穩(wěn)定、足夠濃度的溶劑中浸孕，而且快慢翻攪共同作用，使物料和溶劑在較短時間內得到全方位融合，克服超細粒子因比表面積大產(chǎn)生的團聚現(xiàn)象，保證同一批次和不同批次的粉體表面覆蓋層質量均勻，進一步提高目標成品改變其磁、電、催化、親疏水、燒結特性等效能，以及提高其抗腐蝕性、耐久性、使用壽命、化學穩(wěn)定性等能力。

35.打散處理氣壓采用扁平氣流磨，通過噴嘴把壓縮氣體變?yōu)楦咚贇饬?，當物料通過加料器送入爐室時受到高速氣流的剪切作用，使物料粉碎成超細產(chǎn)品。經(jīng)溶劑揮發(fā)的包覆瀝青的氧化亞硅半成品屬干性、脆性物料，因此在扁平氣流磨作用下獲得超細粉碎，很容易獲得數(shù)微米的料子，且依靠粉體間的自磨粉碎，不易污染，純度高；同時滿足密閉無粉塵飛揚、低噪等環(huán)保要求。特別地，本方法能實現(xiàn)大處理量連續(xù)生產(chǎn)，自動化程度也高。

36.四是從硬件設施來保障本產(chǎn)品的實現(xiàn)，其中，煅燒過程在壓力回轉煅燒爐中進行，在進出料口端設置兩道爐門以及自動密封結構，確保粉體在爐內的揚塵及燒結后的尾氣不會溢出爐體，并根據(jù)本物料特性設計排氣系統(tǒng)、耐正負壓的供氣旋轉接頭，可實時監(jiān)控和利用爐內各工藝參數(shù)，實現(xiàn)爐管內緩慢排送氣從而減少爐內物料損失，降低生產(chǎn)成本。緩慢排送氣可以避免大量保護氣體沖入，使爐內溫度失衡，影響物料性能，避免和減輕排氣系統(tǒng)堵塞導致的回轉爐無法正常使用，提高了生產(chǎn)的連續(xù)性。壓力回轉煅燒爐還提供了良好的氣體保護氛圍，實現(xiàn)均勻升溫，保證碳化處理每批物料的包覆質量。

37.與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：將產(chǎn)品的批次產(chǎn)量提高到400公斤以上，滿足工業(yè)制備條件，產(chǎn)品經(jīng)檢測，可逆比容量在1700mah/g以上，首次效率在77％以上，循環(huán)壽命在500次以上，與市場現(xiàn)有產(chǎn)品相比性能上有著顯著的提高，且由于采用獨特的液相包

覆工藝和二次煅燒技術，使其生產(chǎn)批量大，能耗和成本大幅降低。

附圖說明

38.圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

39.圖2～圖4是本發(fā)明幾種首次充放電實驗曲線圖。

具體實施方式

40.下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。

41.本實施例目標產(chǎn)品即所得負極材料內層為氧化亞硅siox，其中0.9＜x＜1.1,d50為4μm～7μm，質量占比為97％～99％；外層為包覆導電碳，質量占比為1％～3％；成品材料粒度分布d50為6μm～9μm，粒徑集中度span(d90-d10)/d50為0.8～1。

42.實施例一：參考附圖1(下同)，一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，包括以下步驟：

43.(一)包覆溶液配制：

44.a、包覆溶液稱量：稱取溶質中溫瀝青5千克和有機醚類溶劑25千克。

45.b、溶解：將a中的溶質和溶劑先后加入100升攪拌罐內，以30rpm轉速攪拌20分鐘。

46.c、泵送：將攪拌完成的溶液泵送到儲罐內備用。

47.(二)氧化亞硅稱量：稱取氧化亞硅100千克。

48.(三)攪拌包覆：

49.a、將稱量好的氧化亞硅加入高攪拌機內。

50.b、將1/5的溶液加入高攪機內，同時以100rpm高速攪拌5分鐘，隨后以20rpm低速攪拌15分鐘。

51.c、重復b中高-低速交替攪拌步驟2次，之后，通過300rpm高速攪拌或配以電輔助加熱，使溶劑揮發(fā)。揮發(fā)的溶劑經(jīng)冷凝設備回收后重復使用。

52.攪拌包覆過程中，在高攪機的進液階段，每當高攪機溫度上升3℃后，停止噴液，高攪機調速至低頻，10秒后，高攪機的轉速調為既定頻率，如此往復，直至溫度升至目標溫度時，加液完成，此時維持高攪機既定頻率轉動攪拌，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌。

53.上述攪拌包覆過程，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌，是通過對溶劑揮發(fā)時回收管路的蒸發(fā)器后溫度、流量，回收管路壓力，以及循環(huán)水流量數(shù)據(jù)來控制變頻高攪機的轉速完成。

54.(四)包覆料打散：對上述所得包覆瀝青的氧化亞硅以0.1mpa的扁平氣流磨氣壓進行打散處理。

55.(五)煅燒：將每2批次的包覆料送入煅燒爐內，每爐次重量控制在200千克。

56.煅燒為二次煅燒過程：無氧狀態(tài)下，在60分鐘內加熱到400℃，保溫60分鐘；99.99％純度氮氣或氬氣保護下，在60分鐘內加熱到750℃，保溫60分鐘。

57.(六)篩分、檢驗：

58.a、將煅燒所得物料用100目的超聲振動篩進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后進行檢測，粗料繼續(xù)打散處理。

59.b、對合格細料進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測。

60.篩分時，使用對輥機和成品氣流磨對成品篩分的粗料再進行打散；將打散后的物料用100目的超聲振動篩再進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后送往單獨檢測，粗料重復回送進成品氣流磨繼續(xù)打散；對打散后的細料單獨進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測；合格品送往包裝區(qū)。

61.實施例二：一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，包括以下步驟：

62.(一)包覆溶液配制：

63.a、包覆溶液稱量：稱取溶質中溫瀝青8千克和有機醚類溶劑40千克。

64.b、溶解：將a中的溶質和溶劑先后加入100升攪拌罐內，以50rpm轉速攪拌30分鐘。

65.c、泵送：將攪拌完成的溶液泵送到儲罐內備用。

66.(二)氧化亞硅稱量：稱取氧化亞硅180千克。

67.(三)攪拌包覆：

68.a、將稱量好的氧化亞硅加入高攪拌機內。

69.b、將1/3的溶液加入高攪機內，同時以250rpm高速攪拌3分鐘，隨后以30rpm低速攪拌20分鐘。

70.c、重復b中高-低速交替攪拌步驟3次，之后，通過300rpm高速攪拌或配以電輔助加熱，使溶劑揮發(fā)。揮發(fā)的溶劑經(jīng)冷凝設備回收后重復使用。

71.攪拌包覆過程中，在高攪機的進液階段，每當高攪機溫度上升3℃后，停止噴液，高攪機調速至低頻，10秒后，高攪機的轉速調為既定頻率，如此往復，直至溫度升至目標溫度時，加液完成，此時維持高攪機既定頻率轉動攪拌，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌。

72.上述攪拌包覆過程，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌，是通過對溶劑揮發(fā)時回收管路的蒸發(fā)器后溫度、流量，回收管路壓力，以及循環(huán)水流量數(shù)據(jù)來控制變頻高攪機的轉速完成。

73.(四)包覆料打散：對上述所得包覆瀝青的氧化亞硅以0.2mpa的扁平氣流磨氣壓進行打散處理。

74.(五)煅燒：將每3批次的包覆料送入煅燒爐內，每爐次重量控制在500千克。

75.二次煅燒過程：無氧狀態(tài)下，在90分鐘內加熱到480℃，保溫110分鐘；99.99％純度氮氣或氬氣保護下，在105分鐘內加熱到800℃，保溫180分鐘。

76.(六)篩分、檢驗：

77.a、將煅燒所得物料用250目的超聲振動篩進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后進行檢測，粗料繼續(xù)打散處理。

78.b、對合格細料進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測。

79.篩分時，使用對輥機和成品氣流磨對成品篩分的粗料再進行打散；將打散后的物料用250目的超聲振動篩再進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后送往單獨檢測，粗料重復回送進成品氣流磨繼續(xù)打散；對打散后的細料單獨進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測；合格品送往包裝區(qū)。

80.實施例三：一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，包括以下步驟：

81.(一)包覆溶液配制：

82.a、包覆溶液稱量：稱取溶質中溫瀝青10千克和有機醚類溶劑50千克。

83.b、溶解：將a中的溶質和溶劑先后加入100升攪拌罐內，以100rpm轉速攪拌20分鐘。

84.c、泵送：將攪拌完成的溶液泵送到儲罐內備用。

85.(二)氧化亞硅稱量：稱取氧化亞硅250千克。

86.(三)攪拌包覆：

87.a、將稱量好的氧化亞硅加入高攪拌機內。

88.b、將1/2的溶液加入高攪機內，同時以400rpm高速攪拌1分鐘，隨后以50rpm低速攪拌30分鐘。

89.c、重復b中高-低速交替攪拌步驟5次，之后，通過400rpm高速攪拌或配以電輔助加熱，使溶劑揮發(fā)。揮發(fā)的溶劑經(jīng)冷凝設備回收后重復使用。

90.攪拌包覆過程中，在高攪機的進液階段，每當高攪機溫度上升3℃后，停止噴液，高攪機調速至低頻，10秒后，高攪機的轉速調為既定頻率，如此往復，直至溫度升至目標溫度時，加液完成，此時維持高攪機既定頻率轉動攪拌，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌。

91.上述攪拌包覆過程，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌，是通過對溶劑揮發(fā)時回收管路的蒸發(fā)器后溫度、流量，回收管路壓力，以及循環(huán)水流量數(shù)據(jù)來控制變頻高攪機的轉速完成。

92.(四)包覆料打散：對上述所得包覆瀝青的氧化亞硅以0.3mpa的扁平氣流磨氣壓進行打散處理。

93.(五)煅燒：將每4批次的包覆料送入煅燒爐內，每爐次重量控制在800千克。

94.二次煅燒過程：無氧狀態(tài)下，在150分鐘內加熱到550℃，保溫300分鐘；99.99％純度氮氣或氬氣保護下，在150分鐘內加熱到900℃，保溫300分鐘。

95.(六)篩分、檢驗：

96.a、將煅燒所得物料用400目的超聲振動篩進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后進行檢測，粗料繼續(xù)打散處理。

97.b、對合格細料進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測。

98.篩分時，使用對輥機和成品氣流磨對成品篩分的粗料再進行打散；將打散后的物料用400目的超聲振動篩再進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后送往單獨檢測，粗料重復回送進成品氣流磨繼續(xù)打散；對打散后的細料單獨進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測；合格品送往包裝區(qū)。

99.下面進一步對本實施例硬件裝備的說明：

100.高攪機攪拌包覆過程：該過程中分為兩個階段，一是高攪機的進液階段，二是高攪機物料干燥階段。利用多組數(shù)據(jù)采集和分析來控制變頻高攪機的轉速，如在高攪機的進液階段，高攪機啟動的同時高壓加液系統(tǒng)連鎖啟動，并設定既定頻率轉動攪拌，轉動攪拌既定頻率即電機工作電壓的頻率，為35～60hz；每當高攪機溫度上升3℃后，停止噴液，且高攪機調速至低頻(低頻≤3hz)狀態(tài)工作。10秒后，高攪機的轉速重新調為既定頻率，如此往復，直

至溫度升至目標溫度(設目標溫度為50度)時，加液完成，此時維持高攪機既定頻率轉動攪拌。上述過程中，通過冷凝機回收管路的蒸發(fā)器后各參數(shù)、各組數(shù)據(jù)模型控制高攪機轉速及循環(huán)水流量開關的大小，使高攪機溫度維持在60℃以內，使溶液一直在低溫區(qū)域內完成進液并使物料得到充分攪拌。在高攪機的進液階段，高攪機往復加液進液過程中，均采用循環(huán)冷卻水。

101.關于回轉煅燒爐：本實施例煅燒過程在壓力回轉煅燒爐中進行。壓力回轉煅燒爐進出料均位于爐體一端，且該端設有雙層爐門，爐門部位設有旋轉接頭。旋轉接頭具有熱電偶和保護氣體集成式結構，可耐正負高壓、高溫。這種熱電偶能直接反映爐內料溫，通過爐內物料溫度實時數(shù)據(jù)監(jiān)測來控制爐體電加熱的輸出功率，從而避免環(huán)境溫度及其它原因帶來的干擾，大幅度提升生產(chǎn)精度，對爐內物料溫度的精準掌握，實現(xiàn)精準控制產(chǎn)品質量。

102.壓力回轉煅燒爐相對于雙層爐門的另一端連接排氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)與爐體連接部設有防塵密封過濾組件以及快拆法蘭。

103.上述不同實施例的所得產(chǎn)品檢測：

104.檢測依據(jù)：技術方案確認函、參照gb/t38823-2020《硅炭》、參照b/t30835-2014《鋰離子電池用炭復合磷酸鐵鋰正極材料》。

105.測試條件：折射率1.985；吸收率0.1；分散劑為水。

106.樣品預處理條件：真空脫氣，溫度為300℃，脫氣時間2小時。

107.檢測項目和結果見表一。

108.首次充放電檢測方法為：調漿配方是鋰電池碳包覆氧化亞硅負極材料活性物質120mg，導電劑sp 15mg，粘結劑cmc 15mg，極片直徑12mm，其活性物質載量為0.6～0.8mg，組裝成型號為2016的扣電。

109.首次充放電性能測試為：充放電倍率為0.2c(標稱比容量為1000mah/g)，充放電截止電壓為0.005～2v，充放電環(huán)境溫度為30℃。

110.附圖2～圖4是不同實施例首次充放電實驗曲線圖。

111.表一：實物樣品檢測項目和結果

[0112][0113]

由上可知，在符合工業(yè)制備條件下，按本制備方式生產(chǎn)的產(chǎn)品，可逆比容量在1700mah/g以上，首次效率在77％以上。

[0114]

上述實施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，在不脫離本技術方案原則，任何對本發(fā)明的簡單變換后的結構、方法、工藝等均屬于本發(fā)明的保護范圍。技術特征：

1.一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是包括以下步驟：(一)包覆溶液配制：a、包覆溶液稱量：稱取溶質中溫瀝青5～10千克和有機醚類溶劑25～50千克；b、溶解：將a中的溶質和溶劑先后加入100升攪拌罐內，以25～100rpm轉速攪拌20～45分鐘；c、泵送：將攪拌完成的溶液泵送到儲罐內備用；(二)氧化亞硅稱量：稱取氧化亞硅100～250千克；(三)攪拌包覆：a、將稱量好的氧化亞硅加入高攪拌機內；b、將1/5～1/2的溶液加入高攪機內，同時以100～400rpm高速攪拌1～5分鐘，隨后以20～50rpm低速攪拌15～30分鐘；c、重復b中高-低速交替攪拌步驟2～5次，之后，通過300～400rpm高速攪拌或配以電輔助加熱，使溶劑揮發(fā)；(四)包覆料打散：對上述所得包覆瀝青的氧化亞硅以0.1～0.3mpa的氣壓進行打散處理；(五)煅燒：將每2～4批次的包覆料送入煅燒爐內，每爐次重量控制在200～800千克。(六)篩分、檢驗：a、將煅燒所得物料用100～400目的超聲振動篩進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后進行檢測，粗料繼續(xù)打散處理；b、對合格細料進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測。2.根據(jù)權利要求1所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是，步驟(三)c中，揮發(fā)的溶劑經(jīng)冷凝設備回收后重復使用。3.根據(jù)權利要求1所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征在于，步驟(四)中，所述打散處理氣壓為扁平氣流磨。4.根據(jù)權利要求1所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征在于，攪拌包覆過程中，在高攪機的進液階段，每當高攪機溫度上升3-5℃后，停止噴液，高攪機調速至低頻，10-20秒后，高攪機的轉速調為既定頻率，如此往復，直至溫度升至目標溫度時，加液完成，此時維持高攪機既定頻率轉動攪拌，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌。5.根據(jù)權利要求4所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是，使高攪機溫度維持在低溫區(qū)域完成進液和物料攪拌，是通過對溶劑揮發(fā)時回收管路的蒸發(fā)器后溫度、流量，回收管路壓力，以及循環(huán)水流量數(shù)據(jù)來控制變頻高攪機的轉速完成。6.根據(jù)權利要求1所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征在于，步驟(五)中所說煅燒為二次煅燒過程：無氧狀態(tài)下，在60～150分鐘內加熱到400～550℃，保溫60～300分鐘；99.99％純度氮氣或氬氣保護下，在60～150分鐘內加熱到750～900℃，保溫60～300分鐘。7.根據(jù)權利要求1或6所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是，所述煅燒過程在壓力回轉煅燒爐中進行，所述壓力回轉煅燒爐進出料均位于爐體一端，且該

端設有雙層爐門，爐門部位設有旋轉接頭，旋轉接頭具有熱電偶和保護氣體集成式結構。8.根據(jù)權利要求1或6所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征在于，壓力回轉煅燒爐相對于雙層爐門的另一端連接排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)與爐體連接部設有防塵密封過濾組件以及快拆法蘭。9.根據(jù)權利要求1所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是，步驟(六)中，使用對輥機和成品氣流磨對成品篩分的粗料再進行打散；將打散后的物料用100～400目的超聲振動篩再進行篩分，細料經(jīng)除磁處理后送往單獨檢測，粗料重復回送進成品氣流磨繼續(xù)打散；對打散后的細料單獨進行理化性能檢測，并裝配成半電池進行可逆比容量和首次效率等電化學性能檢測；合格品送往包裝。10.根據(jù)權利要求1所述的碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是，所得負極材料內層為氧化亞硅siox，其中0.9＜x＜1.1,d50為4μm～7μm，質量占比為97％～99％；外層為包覆導電碳，質量占比為1％～3％；成品材料粒度分布d50為6μm～9μm，粒徑集中度span(d90-d10)/d50為0.8～1。

技術總結

本發(fā)明公開了一種碳包覆氧化亞硅負極材料的工業(yè)制備方法，其特征是包括：包覆溶液配制、氧化亞硅稱量、攪拌包覆、包覆料打散、煅燒、篩分、檢驗。將產(chǎn)品的批次產(chǎn)量提高到400公斤以上，滿足工業(yè)制備條件，產(chǎn)品經(jīng)檢測，可逆比容量在1700mAh/g以上，首次效率在77％以上，循環(huán)壽命在500次以上，與市場現(xiàn)有產(chǎn)品相比性能上有著顯著的提高，且由于采用獨特的液相包覆工藝和二次煅燒技術，使其生產(chǎn)批量大，能耗和成本大幅降低。大幅降低。大幅降低。

技術研發(fā)人員：黃蒙 田文龍 應曉猛 程華 解曉寧 劉陽 陳龍明 俞新浩 孫振國

受保護的技術使用者：浙江省建筑材料科學研究所有限公司

技術研發(fā)日：2022.09.08

技術公布日：2023/1/13