[发明专利]锂离子电池用硅基复合负极材料、其制备方法及包含该材料的锂离子电池负极

权利要求书

1.一种锂离子电池用硅基复合负极材料，其特征在于，采用石墨为基体材料，以纳米硅为活性材料，所述纳米硅均匀分布在石墨表面，纳米硅与石墨之间通过含碳导电体紧密结合，并且在石墨/含碳导电体/纳米硅的最外层表面包覆无定形碳壳层而构成的核壳结构的负极材料；所述含碳导电体为无定形碳、碳化硅的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅基复合负极材料，其特征在于，按重量百分比计，包含：纳米硅1-30％，石墨50-90％，含碳导电体1％-10％，无定形碳5-25％。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米硅粒径在10-300nm，其表面氧化层SiO_x的厚度≤3nm，其中，0＜x≤2。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池用硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米硅粒径为30-100nm。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅基复合负极材料，其特征在于，所述石墨基体材料为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅基复合负极材料，其特征在于，所述无定形碳壳层为软碳包覆层或硬碳包覆层，厚度≤2μm。

7.一种权利要求1所述的锂离子电池用硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以粒径小于10μm、硅含量≥95％的硅粉为原料，将其分散在溶剂中，加入表面活性剂，在超细球磨机中进行液相球磨，然后对球磨液进行离心分离，得到100nm以下的纳米硅分散液；

(2)将一定量的石墨、含碳导电体前驱体加入到纳米硅分散液中，超声分散后转移到超细球磨机中，在600-1200rpm转速下分散0.5-2小时，得到均匀的混合浆料；

(3)将步骤(2)中所述混合浆料进行喷雾干燥，经高温惰性气氛煅烧后得到石墨/含碳导电体/纳米硅复合粉体颗粒；

(4)将石墨/含碳导电体/纳米硅复合粉体颗粒表面液相包覆一层有机碳源前驱体，经惰性气氛下高温煅烧得到石墨/含碳导电体/纳米硅@无定形碳硅基复合负极材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶剂为水、乙醇、乙二醇、丙酮、环己烷中的一种或几种。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中表面活性剂为阴离子表面活性剂，其添加量为硅粉质量的0.1-3％。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中液相球磨过程使用的研磨介质为直径0.05-0.6mm的氧化锆球，球料质量比控制在5:1-14:1。

11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中超细球磨机的转速为1400-2500rpm，球磨时间为3-12小时，物料温度控制在25-35℃。

12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中离心分离转速为5000-13000rpm。

13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中含碳导电体前驱体为聚丙烯酸、聚酰亚胺、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、有机硅氧烷、聚有机硅氧烷、聚有机硅氧烷与对二甲苯交联产物、硅树脂的一种或几种。

14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中喷雾干燥过程进风温度为120℃-140℃，出风温度为70-110℃，浆料流速为40-80mL/min，浆料固含量控制在10-35wt％之间。