[发明专利]一种锂离子电池硅碳复合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复合负极材料，包括纳米硅、纳米碳和基材，其特征在于，所述纳米硅占所述负极材料总质量的0.1％～90％；以一层纳米硅上叠加一层纳米碳作为一个叠层单元，2～10个所述叠层单元叠加形成多层包覆结构包覆在所述基材表面；

其中，所述基材为碳材料A和/或碳材料B，所述碳材料A选自石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的一种或一种以上，所述碳材料B选自天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳和硬碳中的一种或一种以上。

2.如权利要求1所述的锂离子电池硅碳复合负极材料，其特征在于，所述纳米硅为颗粒状或薄膜状，颗粒状时粒度为1-500nm，薄膜状时厚度为0.5-500nm。

3.如权利要求1所述的锂离子电池硅碳复合负极材料，其特征在于，所述纳米碳为薄膜状，厚度为0.5-500nm。

4.如权利要求1-3任一项所述的锂离子电池硅碳复合负极材料，其特征在于，所述石墨烯的片层厚度为0.33-50nm。

5.如权利要求1-3任一项所述的锂离子电池硅碳复合负极材料，其特征在于，所述碳纳米管为单壁或多壁，所述碳纳米管的直径为1-500nm。

6.一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

纳米硅的包覆：选择权利要求1所述基材，通过化学气相沉积法将权利要求1-3任一项所述纳米硅沉积在所述基材表面，得到产品一；

纳米碳的包覆：通过化学气相沉积法将权利要求1-3任一项所述纳米碳沉积在所述产品一表面，得到产品二；

多层纳米硅和纳米碳的包覆：对所述产品二依次重复操作所述纳米硅的包覆步骤和所述纳米碳的包覆步骤，重复次数为1～9次，使得所述基材被权利要求1所述多层包覆结构包覆，制得粗产品；

分级选择：将所述粗产品进行粉碎、过筛、分级，得到所述锂离子电池硅碳复合负极材料。

7.如权利要求6所述的锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述纳米硅的包覆步骤具体为，将所述基材放入通有硅源气体、氢气和惰性气体的环境中，在400～800℃中加热0.5～10小时，得到所述产品一，其中，所述硅源气体、氢气和惰性气体的体积比为0.2～5：1：10～20。

8.如权利要求6或7所述的锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述纳米碳的包覆步骤具体为，将所述产品一放入通有碳源气体、氢气和惰性气体的环境中，在500～1000℃中加热0.5～10小时，得到所述产品二，其中，所述碳源气体、氢气和惰性气体的体积比为0.2～5：1：10～20。

9.如权利要求7所述的锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述硅源气体选自SiH₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂中的一种或一种以上。

10.如权利要求8所述的锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气体选自乙炔、乙烯、甲烷中的一种或一种以上。