[发明专利]一种硅碳复合负极材料和负极片及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、将苯酚和/或氨基苯酚、甲醛和硅前驱体材料分散于醇胺混合水溶液中，所述硅前驱体材料为能够水解为二氧化硅的化合物，之后于20～90℃下剧烈搅拌反应至少20min，固液分离，将所得固体产物干燥，得到具有分形结构的二氧化硅/酚醛复合物；所述醇胺混合水溶液由乙醇、氨水、乙二胺和水按照体积比(1～10):(0.1～0.5):(0.01～0.05):1组成；

S2、将所述二氧化硅/酚醛复合物在镁粉和/或铝粉的存在下焙烧，焙烧时的管式炉通入含1％氢气的氩气气体保护，以使得二氧化硅/酚醛复合物中二氧化硅还原为硅且有机物还原为碳，得到具有分形结构的硅碳复合材料，所述硅碳复合负极材料中的硅微球具有“树枝状”结构，而由酚醛树脂还原形成的碳则是填充于这些“树枝状”硅微球的“树杈”结构中；

步骤S1中，所述苯酚和/或氨基苯酚的用量与甲醛的用量的摩尔比为1:(1～10)；所述苯酚和/或氨基苯酚以及甲醛的总用量与硅前驱体材料用量的重量比为1:(1～5)；所述氨基苯酚为2-氨基苯酚和/或3-氨基苯酚；所述硅前驱体材料选自硅酸甲酯、硅酸乙酯和正硅酸异丙酯中的至少一种；所述氨水的浓度为1～30wt％；所述剧烈搅拌的温度为60～80℃，转速为10～1000rpm，时间为4～6h；所述干燥的温度为60～90℃，时间为1～3h；

步骤S2中，所述焙烧的方式为将所述二氧化硅/酚醛复合物先在还原性气氛中进行第一次焙烧，焙烧时的管式炉通入含1％氢气的氩气气体保护，温度为150～1000℃，时间为0.5～10h；以使得二氧化硅/酚醛复合物中的有机物还原为碳，得到具有分形结构的二氧化硅/碳复合材料，然后将所述二氧化硅/碳复合物在镁粉和/或铝粉的存在下进行第二次焙烧，焙烧时的管式炉通入含1％氢气的氩气气体保护，温度为300～1000℃，时间为0.5～20h；以使得二氧化硅/碳复合物中的二氧化硅还原为硅，得到具有分形结构的硅碳复合材料；或者，将所述二氧化硅/酚醛复合物在还原性气氛中在镁粉和/或铝粉的存在下进行热处理，热处理时的管式炉通入含1％氢气的氩气气体保护，温度为300～1000℃，时间为0.5～20h；以使得二氧化硅/酚醛复合物中的二氧化硅还原为硅且将有机物还原为碳，得到具有分形结构的硅碳复合材料。

2.根据权利要求1中所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述镁粉和/或铝粉的用量与二氧化硅/酚醛复合物的用量的重量比为(1～10):1。

3.由权利要求1～2中任意一项所述的方法制备得到的硅碳复合负极材料。

4.一种负极片的制备方法，该方法包括将负极材料与导电剂、粘接剂和溶剂混合均匀得到电极浆料，并将所述电极浆料涂布于集流体表面，烘干，其特征在于，所述负极材料为权利要求4所述的硅碳复合负极材料。

5.由权利要求4所述的方法制备得到的负极片。

6.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括依次层叠的正极壳、正极片、隔膜、负极片、不锈钢、弹片和负极壳，其特征在于，所述负极片为权利要求5所述的负极片。