[发明专利]纳米硅无定型碳复合锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.锂离子电池硅无定形碳复合负极材料，其特征在于：该负极材料由基体和均匀分布其中的颗粒组成，且其中颗粒是一种具有纳米尺寸的核壳结构颗粒；所述纳米颗粒的核为纳米硅，壳为有机物热解得到的无定型碳，所述的基体是高压静电电纺制备的有机纤维热解碳化后得到的，为不规则多孔洞的无定型碳网络结构，所述高压为18KV，20KV或25KV；所述硅无定形碳复合负极材料中单质硅的含量范围在10％～50％间，无定型碳的含量范围为90％～50％。

2.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，由不规则多孔结构的网状碳基体和碳包覆的纳米硅颗粒组成的硅无定形碳锂离子电池负极材料的制备方法为：

(1)在室温～90℃的水浴中，利用机械搅拌或磁力搅拌，将无定型碳的有机前驱体均匀溶于溶剂中，形成透明的溶液；

(2)将纳米硅颗粒均匀分散于与步骤1中的相同的溶剂中后，再与步骤1中的溶液混合搅拌，使得纳米硅颗粒均匀地分布于有机前驱体中；溶剂与有机前驱物的质量比为70/30～95/5；有机前驱体与纳米硅粉的质量比控制在15/4～90/1；

(3)将步骤2中所得的悬浊液进行高压静电电纺，得到的产物在惰性气体保护下碳化，以1℃·min^-1速度升温至溶剂沸点温度，保温0.5～3小时，使得溶剂完全挥发；继续以5～10℃·min^-1速度升温至400～1000℃，保温0.5～5小时，随炉冷却，使得纳米硅粉被无定形碳包覆，且均匀分散于碳基体中，所述高压为18KV，20KV或25KV。

3.根据权利要求2所述的复合负极材料，其特征在于，所述步骤1的有机前驱体包括聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯酸酯、或聚甲基丙烯酸甲酯。

4.根据权利要求2所述的负极材料，其特征在于，所述步骤2制备均匀分散纳米硅粉的悬浊液的方法为：

(1)硅颗粒粒径为10～100nm；

(2)将表面活性剂苯甲基磺酸钠与纳米硅粉按质量比为1/1～1/5加入一定量的溶剂中；

(3)强力超声和磁力搅拌交替进行共3～8小时，使得纳米颗粒软团聚打开，且均匀分布于溶剂中，形成悬浊液。

5.根据权利要求2或4所述的复合负极材料，其特征在于，所述溶剂为去离子水、二甲基甲酰胺、四氢呋喃或其他有机前驱物可溶的且在80～200℃间易挥发的溶液。