[发明专利]一种高容量硅碳复合负极材料及其制备方法和其应用

权利要求书

1.一种硅碳复合材料的制备方法，其中，以硅碳复合材料中各成分的重量份计，硅材料为1-30份，碳材料为30-120份，热解碳为10-80份，所述的制备方法包括下述步骤：

1)将硅材料和碳材料置于分散剂中，搅拌或超声振荡，至分散均匀，除去分散剂，制得硅/碳材料复合颗粒；

2)在搅拌条件下，将步骤1)制得的硅/碳材料复合颗粒加入到热解碳前躯体溶液中，分散混合，除去溶剂，在惰性气体保护下，焙烧炭化，即得热解碳包覆的硅碳复合材料，

其中，本发明的优选技术方案中，以硅碳复合材料中各成分的重量份计，硅材料为5-15份，碳材料为60-80份，热解碳为15-25份。

2.根据权利要求1所述的制备方法，所述硅材料为纳米硅，优选为纳米单质硅。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，所述硅材料的粒径为20-100nm，优选为30-80nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，所述碳材料选自天然石墨、人造石墨的任一种或其组合，优选为人造石墨，更优选为中间相炭微球。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，所述碳材料的中位粒径(D₅₀)为1-100μm，优选为10-40μm，更优选为10-20μm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，所述碳材料中的碳含量不低于99.0％，优选为99.0-99.9％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，所述的分散剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙二醇、丁醇、丁二醇、丙酮的任一种或其组合，优选为水、乙醇、甲醇的任一种或其组合。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，所述的热解碳为热解碳前躯体有机物经过焙烧炭化以后的无定形碳，优选所述的热解碳前躯体有机物选自沥青(优选所述沥青选自中温沥青、高温沥青、二次煤沥青、石油沥青的任一种或其组合)、煤焦油、聚乙烯醇、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、蔗糖、果糖、柠檬酸、纤维素、淀粉的任一种或其组合，优选为酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、蔗糖、柠檬酸的任一种或其组合。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，所述的热解碳前躯体溶液是将热解碳前驱体有机物溶解于溶剂中所得的溶液，其中，所述溶剂选自水、乙醇、甲醇、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、氯仿、环己烷的任一种或其组合，优选为水、甲醇、乙醇、丁醇、乙酸乙酯的任一种或其组合。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，所述的除去分散剂或溶剂的方法选自过滤、离心、干燥的任一种或其组合。

11.根据权利要求1-10任一项所述的制备方法，所述的焙烧炭化条件为，以1-5℃/min的升温速率升温至200-500℃，恒温1-8h，再以1-10℃/min的升温速率升温至500-1600℃，恒温2-24h，冷却至室温，优选的焙烧炭化条件为以1-3℃/min的升温速率升温至250-450℃，恒温2-6h，再以2-8℃/min的升温速率升温至600-1200℃，恒温8-18h，冷却至室温。

12.根据权利要求1-11任一项所述的制备方法，所述硅碳复合材料的首次放电容量不低于450mAh·g^-1，优选所述硅碳复合材料的50次循环后容量保持率不低于80％。

13.一种硅碳复合材料，其特征在于，以硅碳复合材料中各成分的重量份计，硅材料为1-30份，碳材料为30-120份，热解碳为10-80份，优选为硅材料为5-15份，碳材料为60-80份，热解碳为15-25份；或者所述的硅碳复合材料由权利要求1-12任一项制备方法制备得到。

14.权利要求13所述的硅碳复合材料用于制备锂离子电池负极材料的应用。