[发明专利]多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料，其特征是由硅纳米颗粒和碳纳米纤维复合而成多层薄膜，其中硅和碳的质量比为1:0.5~1:6，多层薄膜中的碳纤维层和硅碳复合物纤维层厚度比为1:1~1:5;

一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1) 将高分子聚合物分散在有机溶剂中，磁力搅拌18~48小时后超声处理30~60分钟，得到5~15wt%高分子聚合物溶液；

2) 将质量比为1:1~12:1的高分子聚合物和纳米硅粉分散在同种有机溶剂中，磁力搅拌18~48小时，超声处理30~60分钟，得到高分子聚合物和纳米硅粉分散液；

3) 利用同轴纺丝装置进行静电纺丝，内管为高分子聚合物和纳米硅粉分散液，外管为高分子聚合物溶液 ，首先推注高分子聚合物溶液，持续40分钟后停止推注，开始推注高分子聚合物和纳米硅粉分散液，持续2小时后停止推注，再次开始推注高分子聚合物溶液，持续40分钟，根据多层薄膜的层数，可多次重复上述过程，得到多层薄膜；

4) 将制得的多层薄膜放入管式炉中，在95%Ar+5%H₂氢氩混合气氛下，加热至650 ^oC ~1000 ^oC碳化10~0.5小时，即得到多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料。

2.根据权利要求2所述的一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征在于所述的高分子聚合物是聚丙烯腈、聚丙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。

3.根据权利要求2所述的一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，，其特征在于所述的有机溶剂是二甲基甲酰胺或四氢呋喃。

4.根据权利要求2所述的一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征在于所述静电纺丝环境温度湿度分别是30~40℃和40%。

5.根据权利要求2所述的一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征在于所述静电纺丝的正高压是12~18kV,负高压是-2kV。

6.根据权利要求2所述的一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征在于所述同轴纺丝装置的喷头到接收装置距离为10~15cm。

7.根据权利要求2所述的一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征在于所述的高分子聚合物和纳米硅粉分散液和高分子聚合物溶液的推注速度是0.005~0.02mL/min。

8.根据权利要求2所述的一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征在于所述的碳化温度为650 ^oC~1000 ^oC。