[发明专利]用于锂离子电池负极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，包括：

石墨，所述石墨的表面具有多个孔洞；

硅颗粒，所述硅颗粒填充在所述石墨的所述孔洞中；

碳层，所述碳层设置在所述石墨的表面。

2.根据权利要求1所述的硅基复合材料，其中，所述孔洞的平均孔径D1和所述硅颗粒的平均粒径D2满足以下关系式：D1/D2≥1.3。

3.根据权利要求1所述的硅基复合材料，其中，所述孔洞的平均孔径D1和所述硅基复合材料的平均粒径D3满足以下关系式：D3/D1≥3。

4.根据权利要求1所述的硅基复合材料，其中，所述孔洞的平均孔径D1为100nm至10μm。

5.根据权利要求1所述的硅基复合材料，其中，所述硅基复合材料满足以下条件至少之一：

所述硅颗粒的平均粒径D2为30nm至5μm；

所述硅基复合材料的平均粒径D3为0.5μm至60μm；

所述石墨的平均粒径为1μm至50μm；

对于含有所述硅颗粒的所述孔洞，每个所述孔洞中包括至少一个所述硅颗粒；

基于所述硅基复合材料的总质量，按质量百分数计，所述硅基复合材料包括：

30％至99％的所述石墨；

0.9％至60％的所述硅颗粒；及

0.1％至5％的所述碳层。

6.根据权利要求1所述的硅基复合材料，其中，所述碳层满足以下条件至少之一：

所述碳层的厚度为2nm至300nm；

在拉曼光谱中，所述碳层在1350cm^-1处的峰高度与1580cm^-1处的峰高度比值为1.0＜I₁₃₅₀/I₁₅₈₀＜3。

7.一种制备权利要求1～6中任一项所述的硅基复合材料的方法，其中，包括：

将石墨与造孔剂混合并球磨，得到石墨/造孔剂复合材料；

将所述石墨/造孔剂复合材料加入到去造孔剂溶液中搅拌混合均匀，去除造孔剂，得到表面具有多个孔洞的石墨；

将硅颗粒沉积到所述孔洞中，得到石墨/硅复合材料；

在所述石墨/硅复合材料表面形成碳层，得到所述硅基复合材料，

任选的，所述造孔剂的形状为球形、方形和无规则形状中的至少一种，

任选的，所述造孔剂的材料包括金属颗粒、金属合金颗粒或金属氧化物颗粒中的至少一种。

8.一种用于锂离子电池的负极材料，其中，包括：

权利要求1～6中任一项所述的硅基复合材料；

碳材料；

导电剂；以及

粘结剂。

9.一种负极片，其中，包括权利要求8所述的负极材料。

10.一种锂离子电池，其中，包括权利要求9所述的负极片。