[发明专利]一种添加到硅基负极中的多孔碳材料及硅基负极和锂离子电池

权利要求书

1.一种添加到硅基负极中的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料以生物质材料为原料，经高温隔氧硬化、粒径细化、低温隔氧预碳化、混碱隔氧煅烧、清洗、干燥制成；

所述高温隔氧硬化为将生物质材料在惰性气氛中900～1000℃加热保持40～60min；

所述低温隔氧预碳化为将粒径细化后的物料惰性气氛下400℃～500℃预碳化3-6小时；

所述混碱煅烧为将低温隔氧预碳化后物料与固体碱按质量比1:4.5～6研磨均匀，700～800℃隔氧热处理2～5h；

所述生物质材料为咖啡渣、木材、稻草、甘蔗渣、甜菜渣、藻类和污泥中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的添加到硅基负极中的多孔碳材料，其特征在于，所述粒径细化后的物料粒径为5～20μm。

3.根据权利要求1所述的添加到硅基负极中的多孔碳材料，其特征在于，

所述清洗过程为将混碱煅烧后的物料用氢离子浓度0.05～0.2mol/L的稀酸溶液淋洗，然后去离子水清洗；

所述干燥为-70～-90℃下冷冻干燥12-20h。

4.根据权利要求1至3任一所述的添加到硅基负极中的多孔碳材料，其特征在于，

所述生物质材料使用前与水按质量比1:1～2混合制成悬浊液，-70～-90℃冷冻干燥得净化粉末。

5.一种含有如权利要求1至4任一所述的多孔碳材料的硅基负极。

6.根据权利要求5所述的硅基负极，其特征在于，所述硅基负极由多孔碳材料、石墨、纳米硅材料、导电碳纤维、粘结剂按质量比0.2～0.3:0.3～0.4:0.2～0.4:0.1～0.2:0.03～0.05混合、惰性氛围球磨、超声分散均匀，然后涂覆在铜箔上真空加热干燥制成。

7.根据权利要求6所述的硅基负极，其特征在于，

所述纳米硅材料为纯度≥99.99％、粒径50～150nm的纳米硅材料；

所述导电纤维为碳纳米管纤维、PAN系碳纤维、沥青系碳纤维、气相法碳纤维中的一种；

所述粘结剂为PVDF干粉，使用时将PVDF溶解到N-甲基吡咯烷酮中，质量浓度为3～10％。

8.根据权利要求6所述的硅基负极，其特征在于，

所述球磨的转速为100～150rpm，球磨时间为4～7小时。

9.根据权利要求6所述的硅基负极，其特征在于，

所用铜箔的厚度为6～15μm。

10.根据权利要求6所述的硅基负极，其特征在于，

所述真空干燥的温度为90～110℃，干燥时间15～20小时。

11.一种锂离子电池，其特征在于，负极中含有权利要求1至4任一所述的多孔碳材料或者负极为权利要求5至10任一所述的硅基负极。