[发明专利]硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料的颗粒直径D1为1μm-200μm，所述硅碳负极材料为二次颗粒结构，该二次颗粒由一次颗粒及电子传导组分组成，所述一次颗粒粒径为D2，且D2≤0.5D1；

所述电子传导组分中包括石墨烯片层，所述一次颗粒与所述石墨烯片层均匀分散；

所述石墨烯片层之间存在强键合力；

提供所述强键合力的键的类别为氢键或/和化学键；

所述一次颗粒中含有含硅组分颗粒；所述一次颗粒均匀的分散于所述石墨烯片层的表面，且两者之间形成良好的电子通道；所述石墨烯片层的厚度h1≤40nm；所述硅碳负极材料中，石墨烯组分的重量比例为x％，且x≤5；所述石墨烯为小片层石墨烯或/和多孔石墨烯；所述小片层石墨烯的片层平面直径为d1，且d1≤0.5D1；所述多孔石墨烯的两孔之间连续区域宽度为d2，且d2≤0.5D1；

其制备方法主要包括如下步骤：

步骤1，前驱体制备：将官能化的电子传导组分与一次颗粒混合均匀得到前驱体；

步骤2，将步骤1得到的前驱体进行还原反应，使得官能化的电子传导组分之间相互交联形成网络结构，同时将一次颗粒固定于网络结构之中；

步骤3，将步骤2得到的网络结构破碎，同时控制破碎程度，之后进行处理得到二次颗粒前驱体；

步骤4，包覆、碳化得到成品二次颗粒。

2.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述含硅组分为纯硅、硅氧化物、硅基复合材料中的至少一种；所述一次颗粒中还含有非含硅组分颗粒，所述非含硅组分颗粒包括天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、碳酸锂、非硅合金负极材料中的至少一种；所述电子传导组分中还含有非石墨烯电子传导剂，所述非石墨烯电子传导剂包括超级导电碳、碳纳米管、导电碳黑中的至少一种。

3.一种权利要求2所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述石墨烯与非石墨烯电子传导剂之间也存在强键合力。

4.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，步骤1所述官能化电子传导组分中的官能团包括羧基、羟基、环氧基、羰基、硝基、氨基中的至少一种；所述官能团质量占电子传导组分的质量比为0.5～20％；所述一次颗粒经过羟基化处理，使得一次颗粒表面含有羟基；步骤1所述混合过程为：将电子传导组分、溶剂1、辅助组分1均匀混合；将一次颗粒、溶剂2、辅助组分2均匀混合；之后将两种混合组分混合进行进一步的分散，得到电子传导组分与一次颗粒均匀分布的前驱体；所述辅助组分1选自离子型表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中至少一种；所述辅助组分2包括乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氰基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷以及γ-脲基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

5.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，步骤2所述的还原反应包括水热反应或/和加入还原剂进行还原反应；步骤3所述的处理过程为干燥或喷雾造球。

6.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，步骤4所述包覆层包括酚醛树脂、密胺树脂、过氯乙烯、沥青、聚乙烯、硬脂酸、PVC、聚丙烯腈、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、聚丙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。