[发明专利]一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池硅碳复合负极材料，其特征在于结构组成如下：

由多孔硅基体和碳包覆层组成，其中碳包覆层的组成占2～70wt.％，为无定形碳，厚度在2～30nm；多孔硅基体为多晶结构，其颗粒粒径在50nm～20μm，孔径在2～150nm，孔容在0.1～1.5cm³/g，比表面积在30～300m²/g。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于制备方法如下，以下均以重量份表示：

(1)制备多孔硅基体：

将1～3份的介孔二氧化硅和2～4份的镁粉置于高温炉中，在保护气体中升温至600～900℃，保温2～10小时后自然冷却，再置于40～100份1～12mol/L的盐酸中搅拌6～18小时，经3000～10000r/min离心3～5次，于70～120℃真空干燥6～18小时，得到多孔硅基体；

(2)碳包覆：

将多孔硅基体置于高温炉中，在保护气体中升温至600～1100℃，然后由保护气体载入气态碳源或液态碳源，保温1～12小时，气态碳源或液态碳源裂解后在多孔硅基体表面形成碳包覆层，得到一种锂离子电池硅碳复合负极材料；

或将多孔硅基体和固态碳源分散在溶剂中，经超声处理和搅拌使其分散均匀，然后蒸干溶剂，转移到高温炉内，在保护气体中升温至600～1100℃，保温1～12小时，固态碳源裂解后在多孔硅基体表面形成碳包覆层，得到一种锂离子电池硅碳复合负极材料。

3.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征是保护气体为氩气、氮气、氦气、氩气与氢气的混合气体或氮气与氢气的混合气体，混合气体中氢气的体积含量在2～20％。

4.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征是气态碳源为乙炔、甲烷、乙烷，乙烯、丙烯或一氧化碳。

5.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征是液态碳源为苯、甲苯、二甲苯、乙醇、正己烷或环己烷。

6.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征是固态碳源为聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、煤焦油沥青、石油沥青、蔗糖或葡萄糖，其中聚氯乙烯的分子量在50000～120000，聚偏氟乙烯的分子量在250000～1000000，聚丙烯腈的分子量在30000～200000，聚乙烯醇的分子量在20000～300000，聚苯乙烯的分子量在50000～200000，酚醛树脂的分子量在500～10000，环氧树脂的分子量在300～8000。

7.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征是溶剂为水、乙醇、乙醚、丙酮、四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。