[发明专利]碳/硅复合锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳/硅复合负极材料，其特征在于它组成如下：

碳    40-100重量份

硅    15-60重量份

其中，所述的硅以10-100nm的尺寸均匀分散在碳基体中，是由一种或几种选自硅树脂、硅胶的含硅前驱体在热处理过程中与镁粉反应原位形成的纳米颗粒。碳是由是由一种或几种选自煤沥青、石油渣油沥青、煤焦油、中间相沥青、酚醛树脂的含碳前驱体经过碳化热处理形成的。

其特征还在于它的放电比容量为400-1500mAh/g，首次循环效率为70-95％，200次循环后容量保持率为65-90％。

2.根据权利要求1所述的碳/硅复合负极材料，其特征在于它组成如下：

碳    50-90重量份

硅    15-50重量份

3.根据权利要求1所述的碳/硅复合负极材料，其特征在于它的放电比容量为400-1500nAh/g，首次循环效率为75-90％，200次循环后容量保持率为75-85％。

4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的碳/硅复合负极材料，其特征在于所述碳/硅复合负极材料中硅是由一种或几种选自硅树脂、硅胶的含硅前驱体在热处理过程中与镁粉反应原位形成的纳米颗粒，尺寸为10-100nm，均匀分散在碳基体中。

5.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的碳/硅复合负极材料，其特征在于所述碳/硅复合负极材料中碳是由一种或几种选自煤沥青、石油渣油沥青、煤焦油、中间相沥青、酚醛树脂的含碳前驱体经过碳化热处理形成的碳组分，这种碳组分呈网络状的基体结构，可以把热处理过程中原位生成的硅颗粒紧密包裹，防止硅颗粒形成过程中相互团聚，保证碳/硅复合材料中硅颗粒尺寸为10-100纳米，且在作为锂离子电池负极材料充放电过程中能够有效抑制由于硅颗粒插锂/脱锂引起的体积变化，赋予碳/硅复合锂离子电池负极材料优异的首次循环效率与稳定的循环性能.

6.一种锂离子电池负极碳/硅复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括下述步骤：

6.1使用选自煤沥青、石油渣油沥青、煤焦油、中间相沥青、酚醛树脂的含碳前驱体，选自硅树脂、硅胶的含硅前驱体，与镁粉(400-1000目)按照含碳前驱体，含硅前驱体和镁粉质量比为1∶0.5-3∶0.1-1的比例在压力釜中在反应温度350-500℃与压力0.1-5Mpa下进行热缩聚反应0.5-5小时，得到的热缩聚产物；

6.2在碳化温度650-1100℃与惰性气氛的条件下，处理在步骤6.1得到热缩聚产物0.5-5小时，得到的碳化产物；

6.3用浓度为5-36％的盐酸浸泡步骤6.2得到热处理产物0.5-24小时、去离子水清洗、烘干后得到碳/硅复合材料。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的含碳前驱体是一种或多种选自煤沥青、石油渣油沥青、煤焦油、中间相沥青、酚醛树脂的含碳前驱体。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于将含碳前驱体，含硅前驱体和镁粉质量比为1∶0.5-3∶0.1-1的比例进行热缩聚处理。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于在碳化温度650-1100℃与惰性气氛的条件下进行步骤6.2热处理。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于用浓度为5-36％的盐酸进行步骤6.3清洗处理。