[发明专利]一种核壳型碳硅负极材料的制备方法

权利要求书

1.一种核壳型碳硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将纳米硅粉、碳材料和粘结剂混合均匀，得到纳米硅碳混合材料；

（2）在惰性气体保护下，将步骤（1）中得到的纳米硅碳混合材料进行混捏、压制成型后冷却得到轧片；

（3）对步骤（2）中得到的轧片进行粉碎分级，得到碳硅复合材料；

（4）将有机碳源溶于溶剂中得到液态或乳化状态的碳包覆剂；所述有机碳源与溶剂的质量比为（0.15-0.85）：1；

（5）将步骤（4）中得到的碳包覆剂喷洒包覆在步骤（3）中得到的碳硅复合材料表面得到核壳结构材料；

（6）将步骤（5）中得到的核壳结构材料在惰性气氛下进行碳化处理后过筛、除磁，即得到所述核壳型碳硅负极材料；

所述核壳型碳硅负极材料内部呈碳/硅/碳夹层结构，外表面为碳包覆结构；

所述压制成型时的压制设备包括轧片机、辊压机中的一种或多种，并控制压制压力为50-600MPa，控制压片厚度为1.0-5.0cm；压制成型时采用上下加压；

所述喷洒包覆时采用干法包覆混合机，控制碳硅复合材料的转速为100-2000rpm，控制碳包覆剂的转速为5-200rpm，控制喷洒时间为2-30min，控制碳包覆剂与碳硅复合材料的质量比为（0.01-1）：1。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括天然石墨、鳞片石墨、人造石墨和石墨微粉中的一种或多种；所述纳米硅粉的粒径为30-500nm，所述碳材料的粒径为3-20μm，所述纳米硅粉和所述碳材料的质量比为1：（0.5-10）。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括沥青、糖类和聚合物中的一种或多种；所述糖类包括蔗糖、葡萄糖或麦芽糖，所述聚合物包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、糠醛树脂、聚乙二胺、聚吡咯、聚苯胺、聚丙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述粘结剂的质量为所述纳米硅碳混合材料总质量的0.5-50wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合均匀时的混合设备包括高速混合机、三维混合机、犁刀混合机、高速分散盘、砂磨机、双行星搅拌机、超声波分散机和混合包覆机中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混捏在真空捏合机内进行，通过加热循环导热油控制所述纳米硅碳混合材料的温度高于粘结剂软化点或融化温度10-30℃，捏合1.0-10.0h至所述纳米硅碳混合材料呈现膏状或粘稠状。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉碎分级为将轧片进行机械粉碎分级，控制粉碎后粉末的中值粒径为8-12μm。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机碳源包括沥青、有机酸、聚合物中的一种或多种；所述有机酸包括柠檬酸、月桂酸、棕桐酸、癸二酸、十四烷酸、十一烷酸、硬脂酸和正二十酸中的一种或多种；所述聚合物包括酚醛树脂、脲醛树脂和环氧树脂中的一种或多种；所述溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇、甲醚、乙醚、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、重油和煤油中的一种或多种。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理时控制碳化温度为500-1000℃，碳化时间为0.5-10h。