[发明专利]一种锂离子电池硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池硅碳负极材料，包括纳米硅、石墨聚合体和有机物裂解碳，所述石墨聚合体由颗粒状石墨组成，纳米硅嵌夹在颗粒状石墨空隙之间或附着在颗粒状石墨的表面，有机物裂解碳包覆纳米硅/石墨聚合体。

2.如权利要求1所述的锂离子电池硅碳负极材料，其特征在于，所述锂离子电池硅碳负极材料由纳米硅、石墨聚合体和有机物裂解碳组成，所述石墨聚合体由颗粒状石墨组成，纳米硅嵌夹在颗粒状石墨空隙之间或附着在颗粒状石墨的表面，有机物裂解碳包覆纳米硅/石墨聚合体。

3.如权利要求1或2所述的锂离子电池硅碳负极材料，其特征在于，所述石墨聚合体由颗粒状石墨粘结组成；

优选地，所述锂离子电池硅碳负极材料的D₅₀粒径为4～40μm，进一步优选为6～35μm，特别优选为8～30μm；

优选地，所述石墨聚合体与纳米硅的质量比为4:1～12:1，特别优选为5:1～10:1；

优选地，所述纳米硅的D₅₀粒径为20～250nm，进一步优选为25～220nm，特别优选为30～200nm；

优选地，所述颗粒状石墨为人造石墨和/或天然石墨；

优选地，所述颗粒状石墨的D₅₀粒径为0.2～16μm，进一步优选为0.3～13μm，特别优选为0.5～10μm。

4.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-3任一项所述锂离子电池硅碳负极材料。

5.一种如权利要求1-3任一项所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将纳米硅、分散剂、粘结剂和颗粒状石墨在有机溶剂中混合，干燥得到复合纳米硅/石墨聚合体；

（2）将得到的复合纳米硅/石墨聚合体加入至碳源前驱体的分散液中，混合，然后干燥；

（3）将步骤（2）得到的物料升温至600～1150℃进行热处理，得到锂离子电池硅碳负极材料。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述有机溶剂为醇类、酮类和/或醚类，进一步优选为C1-C5醇类和/或C3-C6酮类，特别优选为甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇、异丙醇或丙酮中的1种或至少2种的组合。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1′）将含有分散剂的纳米硅悬浊液与粘结剂混合，然后加入颗粒状石墨，分散，干燥得到复合纳米硅/石墨聚合体；

（2）将得到的复合纳米硅/石墨聚合体加入至碳源前驱体的分散液中，混合，然后干燥；

（3）将步骤（2）得到的物料升温至600～1150℃进行热处理，得到锂离子电池硅碳负极材料。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（1′）所述含有分散剂的纳米硅悬浊液的制备方法包括：将纳米硅和分散剂添加到溶剂中，超声搅拌，得到含有分散剂的纳米硅悬浊液；优选地，所述超声频率为5～50kHz，进一步优选为8～45kHz，特别优选为10～40kHz；优选地，所述超声的功率密度为0.8～2W/cm²，进一步优选为1～1.5W/cm²，特别优选为1.2W/cm²；优选地，所述超声搅拌时间为至少5min，进一步优选为8～45min，特别优选为10～30min；优选地，步骤（1′）所述含有分散剂的纳米硅悬浊液的溶剂为醇类、酮类和/或醚类，进一步优选为C1-C5醇类和/或C3-C6酮类，特别优选为甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇、异丙醇或丙酮中的1种或至少2种的组合；优选地，在所述含有分散剂的纳米硅悬浊液中纳米硅与溶剂的质量比为0.5:100～30:100，进一步优选为0.8:100～25:100，特别优选为1:100～20:100；

优选地，步骤（1′）所述混合在搅拌下进行；优选地，所述搅拌转速为300～2500rpm，进一步优选为400～2300rpm，特别优选为500～2000rpm；优选地，所述搅拌时间为至少0.2h，进一步优选为0.3～4h，特别优选为0.5～2h；

优选地，步骤（1′）所述分散在搅拌下进行；优选地，所述搅拌转速为300～2500rpm，进一步优选为400～2300rpm，特别优选为500～2000rpm；优选地，所述搅拌时间为至少0.6h，进一步优选为0.8～7h，特别优选为1～5h。