[发明专利]一种硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅碳复合材料包括通过层层自组装的方式交替层叠设置的至少一层正电硅碳层和至少一层负电硅碳层；

每相邻两层的所述正电硅碳层和所述负电硅碳层中，当其中一层中的C与Si的质量比大于1时，另一层中的C与Si的质量比不大于1；

所述硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（a）、将硅材料和碳材料的混合粉体分别与阳离子聚电解质、阴离子聚电解质混合后，分别得到正电硅碳层浆料和负电硅碳层浆料；

（b）、将所述正电硅碳层浆料和所述负电硅碳层浆料通过层层自组装的方式交替沉积在导电基体上，交替得到所述正电硅碳层和所述负电硅碳层，干燥后得到所述硅碳复合材料；

步骤（b）中，得到所述硅碳复合材料还经过热处理，使所述聚电解质转变为碳材料；

所述热处理在惰性气体的条件下进行；

所述热处理的步骤具体包括：将温度由室温升温至500~1000℃，升温完成后保持0~360min再自然冷却；升温速率为2~5℃/min；

所述正电硅碳层浆料和/或所述负电硅碳层浆料中，还包括溶剂，所述阳离子聚电解质和/或所述阴离子聚电解质的质量浓度为1%~50%。

2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述正电硅碳层主要由阳离子聚电解质、硅材料和碳材料制备得到；

所述负电硅碳层主要由阴离子聚电解质、硅材料和碳材料制备得到。

3.根据权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括石墨或其改性物、碳纤维或其改性物、碳纳米管或其改性物、石墨烯或其改性物、软碳或其改性物、硬碳或其改性物、富勒烯或其改性物和无定形碳或其改性物中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅材料包括单质硅或其改性物、二氧化硅或其改性物和氧化亚硅或其改性物中的至少一种；所述氧化亚硅为SiO_x，其中0x2。

5.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅碳复合材料包括交替层叠设置的1~100层所述正电硅碳层和1~100层所述负电硅碳层。

6.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅碳复合材料包括交替层叠设置的1~50层所述正电硅碳层和1~50层所述负电硅碳层。

7.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅碳复合材料的厚度为0.1~1000μm。

8.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述正电硅碳层和/或所述负电硅碳层中，所述碳的质量以C计，所述硅的质量以Si计，C与Si的质量比为8~2:2~8。

9.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（a）中，所述硅材料经过表面处理，所述表面处理后的硅材料的表面具有羟基官能团或氨基官能团。

10.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（b）中，所述导电基体经过预处理，所述预处理后的所述导电基体表面与所要沉积的第一层硅碳层带有相反电荷。

11.根据权利要求10所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述导电基体包括铜箔、铝箔、锌膜、镍膜、铬-金膜、钛-金膜和涂炭铝箔中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳材料中的C和所述硅材料中的Si的质量和与所述聚电解质的质量比为1:1~50。

13.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳材料中的C和所述硅材料中的Si的质量和与所述聚电解质的质量比为1:5~30。