[发明专利]纳米硅碳复合负极材料和制备方法及其锂离子电池

权利要求书

1.一种纳米硅碳复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：

将纳米硅颗粒置于含氧气氛中于700～1000℃条件下煅烧氧化处理，制得SiO₂包覆的纳米硅颗粒；

将纳米SiO₂颗粒、所述SiO₂包覆的纳米硅颗粒和分散剂以及有机碳源于溶剂中进行分散处理，后进行喷雾干燥处理，得到嵌有纳米SiO₂的有机碳源包覆的表面氧化的纳米硅颗粒，所述表面氧化的纳米硅颗粒为所述SiO₂包覆的纳米硅颗粒；

将嵌有纳米SiO₂的有机碳源包覆的表面氧化的纳米硅颗粒于无氧气氛中进行热裂解反应，使得有机碳源裂解成无定形碳，获得嵌有纳米SiO₂的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒；

将嵌有纳米SiO₂的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒置于HF溶液中进行反应，除去所述纳米SiO₂和所述纳米硅颗粒表面氧化层，生成纳米多孔碳层包覆的纳米硅的纳米硅碳复合负极材料；其中，所述多孔碳层内表面与所述纳米硅颗粒表面之间存在间隙，核体外壁与壳层内壁之间存在的所述间隙大小为5～50nm，所述纳米多孔碳的孔径为5～60nm。

2.根据权利要求1所述的纳米硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：在所述制得SiO₂包覆的纳米硅颗粒的步骤中，所述于700～1000℃条件下煅烧氧化处理的时间为10min-180min。

3.根据权利要求1或2所述的纳米硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：在所述获得嵌有纳米SiO₂的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒的步骤中，所述纳米SiO₂颗粒、所述SiO₂包覆的纳米硅颗粒、有机碳源的用量摩尔比为1：(1-100)：(1-100)；和/或

所述有机碳源选自酚醛树脂、柠檬酸、蔗糖、葡萄糖中的任一种或两种以上的混合物；和/或

所述分散剂选自十二烷基磺酸钠、商用纳米SiO₂专用分散剂、偶联剂KH570中的任一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1或2所述的纳米硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：在所述获得嵌有纳米SiO₂的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒的步骤中，所述热裂解反应的条件为300～800℃条件下微波加热2～180min。

5.根据权利要求1所述的纳米硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述纳米硅的粒径为10～200nm；和/或

所述壳层的厚度为10～100nm。

6.根据权利要求1所述的纳米硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述纳米硅占所述纳米硅碳复合负极材料的总重量百分比为10～90％。

7.根据权利要求1、5、6任一所述的纳米硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述纳米硅碳复合负极材料形貌为球状或近球状。