[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材料和锂离子二次电池

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：纳米硅和纳米碳纤维，纳米碳纤维裹覆在纳米硅的外表面；纳米碳纤维由裹覆在纳米硅外表面的热分解碳层成长而成。

2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，纳米硅占85-95wt％，热分解碳层占5-15wt％，纳米碳纤维的重量为热分解碳层重量的150-250wt％。

3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池负极活性材料，其特征在于，纳米硅的平均粒径D₅₀＝100-500nm。

4.如权利要求1-3任一权利要求所述的锂离子二次电池负极活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将原料硅材料粉碎成纳米硅；

S2、将纳米硅放入回转炉，向回转炉中先通入氮气除去体系中的空气，再通入碳化氢系气体，并加热，使碳化氢系气体分解后在纳米硅的表面形成热分解碳层；

S3、使热分解碳层成长纳米碳纤维。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，采用振动磨粉碎，将振动磨抽真空后注入氮气，不锈钢碗或不锈钢棒与硅材料的重量比为10:1～50:1，粉碎1～12小时。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，碳化氢系气体的通入速度为3-10L/min，通入时间1-6小时，加热温度为500-800℃；热分解碳层的厚度为10-20nm。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31、将催化剂加入溶剂中，于30-50℃下搅拌加热2-4小时，形成催化剂溶液；

S32、向步骤S2中生成的热分解碳层纳米硅中加入催化剂溶液后，进行干燥；

S33、将干燥后的热分解碳层纳米硅放入回转炉内，先通入氮气，再通入碳源气体和氢气，400-900℃下反应1-6小时，成长纳米碳纤维，直至纳米碳纤维的重量增加50％-150％。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，催化剂为铁、镍、铂、金、铝、铬、铜、镁、锰、钌、硅、钛、钨、铀、钒、锆金属或上述金属的化合物中的一种或几种；溶剂为蒸馏水、二乙醇、二乙二醇、二甲亚矾、戊烷醇、乙烷醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊戊醇、乙烷或丙酮中的一种或几种。

9.一种锂离子二次电池负极材料，其特征在于，含有如权利要求1-3任一权利要求所述的锂离子二次电池负极活性材料或利用权利要求4所述的制备方法得到的锂离子二次电池负极活性材料。

10.一种锂离子二次电池，使用了如权利要求9所述的锂离子二次电池负极材料。