[发明专利]纳米级锂硅合金材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种纳米级锂硅合金材料，其特征在于，所述纳米级锂硅合金材料的组成包括：Li、Si以及掺杂元素；其中，Li和Si的摩尔比为1/100～5/1;所述纳米级锂硅合金材料中Li和Si的摩尔总含量大于等于90%;所述掺杂元素为B，C，N，F，Na，Mg，Al，P，Cu中的一种或多种；所述纳米级锂硅合金材料在任意一个维度上的尺寸为1nm至500nm。

2.根据权利要求1所述的纳米级锂硅合金材料，其特征在于，所述纳米级锂硅合金材料为粉末，具体形貌为球形、椭球形、线形、菱形、锥形、棒状以及无规则的任意多边形中的一种或多种。

3.一种如上述权利要求1或2所述的纳米级锂硅合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

室温下，在惰性气氛中，将浓度为0.01mol/L～5mol/L的多环芳香族化合物溶解于第一有机溶剂中形成前驱溶液；

在所述前驱溶液中加入金属锂；

静置1～24小时，所述金属锂溶解于前驱溶液中，形成黑色或墨绿色或浅黄色的锂化溶液；其中，所述锂化溶液中锂含量为0.001g/L～100g/L;

在所述锂化溶液中加入纳米硅材料或掺杂的纳米硅材料，并持续搅拌5～100小时，生成锂硅合金悬浮液；

经过真空干燥，制备得到初级纳米级锂硅合金粉料；

将初级纳米级锂硅合金粉料经过第二有机溶剂清洗过滤、真空干燥，制备得到纳米级锂硅合金材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述持续搅拌的同时，对加入纳米硅材料或掺杂的纳米硅材料的锂化溶液进行加热，所述加热温度为50℃～100℃。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述纳米硅材料具体为：直径为1nm～1000nm的硅纳米颗粒、硅纳米管以及硅纳米片中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述纳米硅材料的直径为20nm～200nm。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述持续搅拌的时间为10～48小时。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属锂具体为锂粉、锂片、锂棒、锂带、锂箔中的一种或多种。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多环芳香族化合物具体为萘、联苯、三联苯、四联苯、蒽、菲及其衍生物中的一种或多种。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一有机溶剂具体为二甲醚，二乙醚，乙二醇二甲醚，乙二醇二丁醚，二乙二醇二丁醚，乙二醇二乙醚，丙二醇二甲醚，丙二醇二乙醚中的一种或多种。

11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二有机溶剂具体为N-甲基吡咯烷酮、苯、甲苯和二甲苯中的任意一种。

12.一种如上述权利要求1或2所述的纳米级锂硅合金材料的用途，其特征在于，所述纳米级锂硅合金材料用于热电池、锂离子电池、锂离子电容器、锂空电池、锂硫电池以及全固态电池的负极材料。