[发明专利]双层碳包覆的硅基复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅基复合材料，其特征在于：由硅氧锂化合物颗粒和包覆在其表面的两层碳膜复合而成，直接包覆在硅氧锂化合物颗粒表面的碳膜称为第一层碳膜，包覆在第一层碳膜表面的碳膜称为第二层碳膜，所述硅氧锂化合物颗粒中分散有单质硅纳米晶粒和硅酸锂系化合物；

第二层碳膜包覆使用的碳源为：9,10-二溴蒽、10,10’-二溴-9,9’-联二蒽、6,11-二溴-1,2,3,4-四苯三亚苯或1,3,5-三(4’’-碘-2’-联苯)苯中的任一种或两种以上任意组合；

所述第二层碳膜包覆使用的碳源的碳化温度为200-600℃，所述碳化时间为0.5-24h；

所述的分散于硅氧锂化合物颗粒中的单质硅纳米晶粒尺寸在10nm以内；所述硅酸锂系化合物的微晶尺寸在20nm以内；所述的硅基复合材料的中值粒径在0.2-20μm之间；

所述的硅基复合材料的第一层碳膜与硅氧锂颗粒的质量比为1-5:100；所述的硅基复合材料的第二层碳膜与硅基材料的质量比为1-20:100。

2.硅基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在硅氧化合物颗粒表面进行第一层碳膜包覆，随后进行破碎和分筛处理；

步骤2：将步骤1所得的材料与含锂化合物粉末进行均匀混合；

步骤3：将步骤2所得的混合材料在非氧化气氛中进行加热处理，使锂元素扩散进入硅氧化合物颗粒，得到硅氧锂化合物；

步骤4：将步骤3所得的硅氧锂化合物在低温度下进行第二层碳膜包覆，并进行破碎和分筛处理，得到硅基复合材料。

3.根据权利要求2所述的硅基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中：

所述硅氧化合物颗粒中的硅和氧元素的化学计量比为1:0.5-1:1.5；

所述第一层碳膜通过化学气相沉积的方式得到，或者通过先进行碳前驱体包覆再在非氧化气氛中进行热处理碳化的方式得到；

所述热处理碳化的温度为500-1200℃，保温时间为0.5-24小时。

4.根据权利要求2所述的硅基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中：

所述含锂化合物粉末为含锂的还原性化合物；

所述含锂化合物粉末的最大粒径小于等于60μm。

5.根据权利要求2所述的硅基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中：所述热处理的温度为400-950℃，保温时间为0.1-12小时，升温速度大于0.1℃/min，小于20℃/min。

6.一种电池负极材料，其特征在于：由权利要求2-5任一所述方法制得，或者选用权利要求1所述材料。

7.一种电池，其特征在于：所述电池的负极选用权利要求6所述材料制得。