[发明专利]一种分层级碳包覆硅微纳复合负极材料及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种分层级碳包覆硅微纳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将纳米硅粉加入到含表面活性剂的混合溶液中，搅拌、超声，然后依次加入间苯二酚和甲醛溶液，加热搅拌，过滤、洗涤、干燥，得到酚醛包裹硅的前驱体粉末；所述混合溶液由水、醇和氨水组成；

或者，将纳米硅粉加入到含多巴胺盐酸盐的tris HCl缓冲液中，搅拌，超声，加热反应，过滤、洗涤、干燥，得到聚多巴胺包覆纳米硅的前驱体粉末；

S2：将前驱体粉末与氰胺类小分子、铁系过渡金属盐混合球磨或研磨均匀，置于惰性气氛下，热处理，得到分层级碳包覆硅微纳复合负极材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为1:(1～2)；所述纳米硅粉与间苯二酚的质量比为(0.2～20):1；所述纳米硅粉与混合溶液的比例为(0.01～0.5)g:100ml；所述表面活性剂与所述混合溶液的质量比为(0.1～2):100；所述混合溶液中醇与水的体积比为(50～1):1，氨水与水的体积比为1:(1～20)。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化氨、十二烷基三甲基溴化氨、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述纳米硅粉与多巴胺盐酸盐的质量比为100:(5～50)；所述tris HCl缓冲液的浓度为5～20mmol/L，所述tris HCl缓冲液的pH为8～9。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述加热搅拌的温度为20～80℃，时间为12～36h；

所述加热反应的温度为10～60℃，时间为12～24h。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述铁系过渡金属盐与氰胺类小分子的摩尔比为1:(10～100)；所述前驱体粉末与氰胺类小分子的质量比为1:(2～30)。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述铁系过渡金属盐为硝酸钴、氯化钴、醋酸钴、硫酸钴、硝酸铁、硝酸铁、氯化铁、醋酸铁、硫酸铁、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍和硫酸镍中的至少一种；所述氰胺类小分子为单氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的至少一种。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述热处理的温度为500～1000℃，升温速度为1～5℃/min，时间为0.5～5h。

9.一种分层级碳包覆硅微纳复合负极材料，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到；所述复合负极材料包括纳米硅碳聚集体，所述纳米硅碳聚集体为纳米硅颗粒表面包覆碳层形成的聚合体；所述纳米硅碳聚集体内部原位生长碳纳米管，表面由氮掺杂片层碳均匀包覆。

10.一种分层级碳包覆硅微纳复合负极材料的应用，其特征在于，将权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的复合负极材料或者权利要求9所述复合负极材料应用在锂离子电池中。