[发明专利]一种硅碳负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅碳负极材料，包括石墨，以及其表面的含硅的碳包覆层，其中，含硅的碳包覆层中，硅的质量含量为10％-80％，优选为30％-75％。

2.按照权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，含硅的碳包覆层中，硅源于含硅无机物质和聚硅氧烷，其中以Si计，含硅无机物质引入的硅与聚硅氧烷引入的硅的质量比为1：(0.25-1.5)。

3.按照权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述含硅的碳包覆层的厚度为0.2-5μm。

4.按照权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料的中值粒径为5-20μm。

5.按照权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料的比表面积为0.05-8m²/g。

6.按照权利要求1-5任一所述的硅碳负极材料，其特征在于，含硅的碳包覆层中，Si主要以Si-O-Si及Si-O-C结构存在。

7.一种硅碳负极材料的制备方法，包括：

(1)将含硅无机物质、石墨以及有机碳源混合；

(2)将步骤(1)所得混合物与聚硅氧烷混合，成型，干燥，得到硅碳负极前驱体；

(3)步骤(2)所得硅碳负极前驱体在惰性气氛下，经热处理，得到所述硅碳负极材料。

8.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含硅无机物质包括单质硅和硅氧化物中的至少一种；其中，所述单质硅为单晶硅、多晶硅或非晶硅中的一种或多种，粒径为30-200nm；所述硅氧化物为纳米氧化硅，粒径为2nm-100nm；

和/或，步骤(1)所述石墨的中值粒径为1-30μm；

和/或，步骤(1)所述有机碳源选自石油沥青、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、环氧树脂中的一种或多种。

9.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中添加助溶剂，所述助溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N’N-二甲基甲酰胺、正庚烷、丙酮、乙醇、四氢呋喃中的一种或多种；所述助溶剂的用量为原料总质量的0-30％，优选为5％-20％。

10.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚硅氧烷具有-(R₁R₂Si-O)_n-的结构单元，其中R₁、R₂优选为C₁-C₆的烷基、C₂-C₆的烯基、苯基、羟基、羧基、氨基、甲氧基或卤基；

优选地，所述聚硅氧烷的黏度为500-60000pa·s；

进一步优选地，聚硅氧烷选自聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷衍生物、聚苯基甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷衍生物、聚甲基乙烯基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷衍生物、聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷衍生物中任意一种或多种。

11.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述成型采用混捏挤压成型法，其中混捏时间为5min-4h，挤压压力为0.5MPa-1.5MPa。

12.按照权利要求7或9所述的制备方法，其特征在于，以步骤(1)和步骤(2)所用原料的总质量为基准，所述含硅无机物质的用量占1.5％-30％，所述石墨的用量占45％-75％，所述有机碳源的用量占0.5％-20％，所述聚硅氧烷的用量占1％-20％。

13.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥为真空干燥，干燥温度为80-120℃，干燥时间为6-12h，真空度为小于等于50Pa。