[发明专利]杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法及其材料

权利要求书

1.杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，将硅粉分散在有机溶剂中，加入分散剂和碳材料，球磨粉碎形成纳米硅悬浮液；

步骤2，向步骤1制得的纳米硅悬浮液中加入氮源或磷源以及有机碳源，干燥后得到前驱体I；

步骤3，将步骤2制得的前驱体I置于碳化炉中，通入惰性气体，高温煅烧得到前驱体II；

步骤4，对步骤3制得的前驱体II进行粉碎处理后，进行二次氮、磷元素掺杂及有机碳源包覆，得到前驱体III，随后对前驱体III进行粉碎，分级得到杂原子掺杂硅碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤1中，有机溶剂为液体醇类、酮类、烷类、脂类、醚类和四氢呋喃中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤1中，纳米硅悬浮液中的纳米硅中值粒径为50-500nm。

4.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤1中，分散剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，分散剂为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚山梨脂、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、甘油、季戊四醇中的至少一种；所述分散剂在纳米硅悬浮液中占比纳米硅质量的1％-50％。

5.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤1中，碳材料为导电炭黑、导电石墨、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米笼、多孔碳中的至少一种；所述碳材料在纳米硅悬浮液中占比纳米硅质量的5％-15％。

6.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤2中，氮源为铵盐；所述磷源为植酸、磷酸、次亚磷酸钠、羟基乙叉二磷酸中的至少一种；所述氮源或者磷源在纳米硅悬浮液中占比纳米硅质量的1％-10％；

有机碳源为煤沥青、石油沥青、酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂中的至少一种；所述有机碳源在纳米硅悬浮液中占比纳米硅质量的5％-30％。

7.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤2中，干燥过程为，采用喷雾干燥机进行干燥处理，喷雾干燥机的进口温度为120℃～200℃，喷雾干燥机的出口温度为75℃～120℃；雾化盘转速12000～25000rpm/min。

8.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤3中，惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的至少一种；碳化炉为箱式气氛炉或回转炉或辊道窑；高温煅烧温度为600℃～1100℃，升温速率为1～5℃/min保温时间0.5h～5h。

9.根据权利要求1所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述步骤4中，对前驱体II进行粉碎采用机械粉碎机或气流粉碎机；

步骤4中的二次氮、磷元素掺杂及有机碳源包覆采用液相包覆或者固相包覆。

10.根据权利要求1～9任一权利要求所述的杂原子掺杂硅碳负极材料制备方法制备的杂原子掺杂硅碳负极材料，其特征在于：中值粒径为3-15μm。