[发明专利]一种高能量密度锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高能量密度锂离子电池负极材料，其特征在于：所述锂离子电池负极材料的原料组成及其质量比为：氧化亚硅：无定形碳：石墨化无烟煤=(5~40): (1~20):100；在锂离子电池负极材料中，纳米氧化亚硅颗粒被无定形碳包覆在球形石墨化无烟煤颗粒的表面，同时多个球形石墨化无烟煤颗粒与氧化亚硅的复合物组成二次颗粒团聚体。

2.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池负极材料，其特征在于：所述高能量密度锂离子电池负极材料在0.1C放电条件下比容量大于1000mAh/g，首次效率大于80%，经过1000次循环后容量保持率大于80%。

3.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池负极材料，其特征在于：所述石墨化无烟煤颗粒由无烟煤通过石墨化、粉碎、分级、造粒制得，与常规石墨颗粒相比，所述石墨化无烟煤颗粒表面粗糙，且存在纳米级的细小裂纹。

4.根据权利要求1或者3所述的一种高能量密度锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的石墨化无烟煤为石墨化优质无烟煤，石墨化优质无烟煤的石墨化度大于85%，粒径为5-20μm。

5.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的无定形碳由可炭化的有机前驱体经过炭化制得，所述有机前驱体包括煤基沥青、石油基沥青、酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池负极材料，其特征在于：所述纳米氧化亚硅颗粒的粒径为50-300 nm。

7.如权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、无烟煤颗粒在石墨化炉中于2800℃-3300℃进行石墨化，然后将石墨化无烟煤颗粒通过粉碎、分级，筛选出粒径范围为5-20μm的石墨化无烟煤颗粒留待后步使用；

S2、将步骤S1中得到的石墨化无烟煤颗粒与纳米氧化亚硅颗粒按质量比100:(40-5)混合，混合后进行球磨处理；

S3、将步骤S2中所得到的石墨化无烟煤与纳米氧化亚硅颗粒的混合物中加入可炭化的有机前驱体的溶液，混合均匀，形成一次颗粒结构，其中有机前驱体与石墨化无烟煤的质量比为(1-20):100；

S4、将步骤S3中混合均匀的有机前驱体的溶液、石墨化无烟煤颗粒和纳米氧化亚硅颗粒的混合物进行喷雾造粒处理，形成二次颗粒结构；

S5、将步骤S4中喷雾造粒处理后得到的固体粉末进行炭化处理，炭化温度范围为800℃-1200℃，最终得到纳米氧化亚硅包覆石墨化无烟煤颗粒组成的二次团聚结构，制得高能量密度锂离子电池负极材料。