[发明专利]锂离子二次电池负极活性材料及其制备方法、锂离子二次电池负极极片和锂离子二次电池

权利要求书

1.一种锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，包括硅基活性物质和氮掺杂的碳材料，所述硅基活性物质包裹在所述氮掺杂的碳材料内部，所述硅基活性物质为纳米颗粒和纳米线中的一种或几种，所述硅基活性物质纳米颗粒的粒径为1nm～1μm，所述纳米线的直径为1～200nm且长度为1～10μm，所述氮掺杂的碳材料呈三维网状，所述氮掺杂的碳材料包括多根相互交联的分支，所述氮掺杂的三维网状碳材料表面或内部具有微孔结构，或者所述氮掺杂的三维网状碳材料表面和内部具有微孔结构；所述微孔孔径分布在0.5～500nm，所述氮掺杂的碳材料的材质为氮掺杂碳网，所述氮掺杂碳网中氮原子与碳原子以吡啶型氮、石墨型氮和吡咯型氮中的至少一种形式结合。

2.如权利要求1所述的一种锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，所述硅基活性物质占所述锂离子二次电池负极活性材料的质量比为0.1％～80％。

3.如权利要求1所述的一种锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，所述硅基活性物质纳米颗粒的粒径与所述微孔孔径的比例为1～10:1。

4.如权利要求1所述的一种锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，所述分支的直径为1nm～10μm。

5.如权利要求1所述的一种锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，所述氮掺杂碳网中含有吡咯型氮。

6.如权利要求1所述的一种锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，所述硅基活性物质的材质选自单质硅、硅氧化物和硅合金中的一种或几种。

7.一种锂离子二次电池负极活性材料的制备方法，其特征在于，按以下方法中的一种进行制备：

方法一：用分散剂将粒径为1nm～1μm的硅基活性物质分散在溶液中制得混合溶液，向所述混合溶液中加入氧化剂，随后加入有机分子单体，所述有机分子单体选自吡啶单体、吡咯单体、苯胺单体及其衍生物中的一种或几种，所述硅基活性物质与所述有机分子单体反应生成黑色沉淀，过滤，取滤渣，随后通过高温分解法在所述硅基活性物质表面包裹氮掺杂的碳材料，制得锂离子二次电池负极活性材料；

方法二：将粒径为1nm～1μm的硅基活性物质置于管式炉内，用保护性气体带入气化的有机分子单体，所述有机分子单体选自吡啶单体、吡咯单体、苯胺单体及其衍生物中的一种或几种，通过化学气相沉积法在所述硅基活性物质表面包裹氮掺杂的碳材料，制得锂离子二次电池负极活性材料；

方法三：将离子液体3-甲基-丁基吡啶二氰胺盐或1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺及其衍生物中的一种或几种有机分子与粒径为1nm～1μm的硅基活性物质混合制得混合溶液，随后通过离子液体高温分解法在所述硅基活性物质表面包裹氮掺杂的碳材料，制得锂离子二次电池负极活性材料；

所述锂离子二次电池负极活性材料包括硅基活性物质和氮掺杂的碳材料，所述硅基活性物质包裹在所述氮掺杂的碳材料内部，所述硅基活性物质为纳米颗粒和纳米线中的一种或几种，所述硅基活性物质纳米颗粒的粒径为1nm～1μm，所述纳米线的直径为1～200nm且长度为1～10μm，所述氮掺杂的碳材料呈三维网状，所述氮掺杂的碳材料包括多根相互交联的分支，所述氮掺杂的三维网状碳材料表面或内部具有微孔结构，或者所述氮掺杂的三维网状碳材料表面和内部具有微孔结构；所述微孔孔径分布在0.5～500nm，所述氮掺杂的碳材料的材质为氮掺杂碳网，所述氮掺杂碳网中氮原子与碳原子以吡啶型氮、石墨型氮和吡咯型氮中的至少一种形式结合。