[发明专利]锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：所述锂离子电池用硅碳负极材料按质量百分比，由10～90%的含氧硅碳复合材料和90～10%的石墨粉体材料混合构成；所述石墨粉体材料的粒度为0.5～50μm，含碳量不低于95%；所述含氧硅碳复合材料由10～85%含氧硅基材料、5～75%石墨粉体、10～35%有机物裂解碳构成；所述含氧硅基材料为单颗粒Si均匀分散在SiO_x中形成的混合物，其中，0.5<x≤2.0。 

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：所述石墨粉体为天然石墨、人造石墨、微晶石墨、中间相碳微球和软碳中的一种以上。 

3.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：所述含氧硅碳复合材料，粒度为1～45μm；所述含氧硅基材料,粒度为50～500nm。 

4.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：所述Si为0.5～50nm的单晶硅和/或多晶硅；所述SiO_x为晶体和/或非晶体。 

5.一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，包括以下步骤： 

步骤一、热处理：将粒度为1～1000μm的SiO_Y，其中，0.5≤Y≤1.5，以1～2℃/min的升温速度至温度700～1300℃，保温1～12h，自然冷却至室温，使单颗粒Si分散在SiO_x中，形成混合物，SiO_x为晶体和或非晶体，0.5<x≤2.0，Si为0.5～50nm的单晶硅和或多晶硅； 

步骤二、球磨：按现有技术对混合物进行球磨，得到含氧硅基材料； 

步骤三、分散与碳包覆：第一步，按质量百分比，将10～85%的含氧硅基材料，5～75%石墨粉体混合并分散到溶剂中形成浆料，浆料的固含量为5～45%， 干燥得到干燥物；第二步，将干燥物与有机碳源（残碳质量占生成复合材料质量的10～35%）混合并分散到溶剂中，控制固含量为5～45%，干燥得到含氧硅碳复合材料前驱体，然后以1～10℃/min升温速度至温度600～1150℃，保温1～10h，自然冷却至室温，粉碎至粒度为1～45μm，得到含氧硅碳复合材料；所述石墨粉体含碳量不低于95%，粒度为0.5～50μm； 

步骤四、溶合：按质量比，将10～90%的含氧硅碳复合材料和90～10%的石墨粉体均匀混合，得到锂离子电池用硅碳负极材料。 

6.根据权利要求5所述的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：对步骤二球磨后得到的含氧硅基材料粒度为50～500nm。

7.根据权利要求5所述的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述有机碳源为聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚氯乙烯、聚乙二醇、环氧树脂、沥青、酚醛树脂、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、聚吡咯和聚苯胺中的一种以上。 

8.根据权利要求5所述的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一热处理中从开始升温至降温结束的过程中通入氮气、氩气或还原性气体的一种以上，流量为0.1～0.5m³/h；所述步骤三中从开始升温至降温结束的过程中通入氮气、氩气或还原性气体的一种以上，流量为0.1～0.5m³/h。 

9.根据权利要求5所述的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述石墨粉体为天然石墨、人造石墨、微晶石墨、中间相碳微球和软碳中的一种以上；所述溶剂为水、醇类、酮类、烷类、酯类、芳香类、N-甲基吡咯烷酮、二甲基酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种以上。 

10.根据权利要求5所述的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中第二步包覆和烧结方式为一次包覆一次烧结或两次包覆两次烧结进行，所述两次碳包覆中第二次与第一次包覆碳的包覆比例在0.2～5之 间。