[发明专利]一种新型高能硅碳复合锂离子电池负极材料及生产工艺

权利要求书

1.一种新型高能硅碳复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的负极材料为核壳式三层复合材料，采用纳米硅为核，碳纳米管为中间层，热解碳为最外层。

2.如权利要求1所述的一种新型高能硅碳复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的负极材料容量大于800mAh/g，500次循环衰减小于5％。

3.如权利要求1所述的一种新型高能硅碳复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的纳米硅采用单晶硅，粒度为20-100nm。

4.如权利要求1所述的一种新型高能硅碳复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的碳纳米管采用铁作为催化剂，以乙炔为碳源，采用化学气相沉积法在硅基底生长出。

5.如权利要求1所述的一种新型高能硅碳复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的热解碳前驱体为沥青、环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂的一种或几种。

6.如权利要求1所述的一种新型高能硅碳复合锂离子电池负极材料的生产工艺，其步骤为：

(1)碳纳米管在硅基底生长：

将硝酸铁催化剂涂抹在硅片上，然后在600℃下焙烧20-60分钟，焙烧后放入管式电阻炉中，在氩气保护下，将管式电阻炉温度升温至900℃，温度稳定后，关闭氩气，通入氢气活化催化剂，15分钟后通入甲烷，反应5-20分钟，关闭甲烷和氢气，通氩气，在氩气保护下自然降温至室温，在硅基底表面生长出碳纳米管。

(2)树脂浸渍：

采用环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂等对步骤(1)中产物进行浸渍，控制温度40-90℃，时间10min-20h。

(3)碳化：

将步骤(2)产物送入高温碳化真空炉，控制压力为10^-4-10^-1Pa，升速率为每小时升温100℃，使高温碳化真空炉的温度为700-1600℃，高温碳化炉内加有高强磁场，高强磁场的强度范围为100-20000GS，碳化过程时间为12-20小时。

(4)石墨化：

碳化处理后的材料送入高温石墨化真空炉，控制压力为10^-4-10^-1Pa，升温速率为每小时升温100℃，使高温石墨化真空炉的温度为1600-3000℃，高温石墨化炉内加有高强磁场，强度范围为100-20000GS，石墨化过程时间为12-20小时，得到复合材料。