[发明专利]一种复合硅负极材料、制备方法和用途

权利要求书

1.一种复合硅负极材料，其特征在于，所述复合硅负极材料包括纳米硅、包覆在纳米硅表面的纳米复合层，以及均匀包覆在纳米复合层外的导电碳层；

所述纳米复合层由内至外包括硅氧化物层和金属合金层；

所述硅氧化物为SiO_X，所述X为0.5~2.0；

所述金属合金为金属元素合金和/或金属元素与非金属元素的合金；

所述金属元素选自铝、钛、镍、锡、锑、铁、铜、锰、钴、锗、锌、铋、稼中的任意2种或至少3种的组合；所述非金属元素选自硅、氮中的任意1种或至少2种组合。

2.如权利要求1所述的复合硅负极材料，其特征在于，所述纳米硅的平均粒度为1~500nm。

3.如权利要求1所述的复合硅负极材料，其特征在于，所述纳米硅为纳米硅晶体、纳米硅非晶体中的任意1种或至少2种的组合。

4.如权利要求1所述的复合硅负极材料，其特征在于，所述纳米硅为单分散的纳米硅颗粒。

5.如权利要求1所述的复合硅负极材料，其特征在于，所述复合硅负极材料中，纳米硅的含量为5~85wt%。

6.如权利要求1所述的复合硅负极材料，其特征在于，所述复合硅负极材料中，导电碳的含量为5~40wt%。

7.如权利要求1所述的复合硅负极材料，其特征在于，所述导电碳层的碳包括裂解碳、石墨烯，导电碳管、碳纤维、纳米石墨或导电碳黑中的任意1种或至少2种组合。

8.如权利要求1所述的复合硅负极材料，其特征在于，所述纳米复合层厚度为5~50nm。

9.一种如权利要求1~8之一所述复合硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）选取纳米硅，经过将纳米硅在氧化性混合气体中进行加热处理和均相复合处理，得到第一前驱体；所述均相复合处理为：在保护性气氛下，与金属合金球磨，之后进行第一热处理；或所述均相复合处理为：在还原性混合气氛中，与金属合金混合，进行第二热处理；

（2）对第一前驱体进行碳包覆，得到第二前驱体；

（3）将第二前驱体进行改性后处理，烧结后，得到复合硅负极材料初品。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）之后进行步骤（4）：

将步骤（3）得到的复合硅负极材料初品进行粉碎、筛分并除磁，得到中值粒径为0.5～20.0µm的复合硅负极材料。

11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述氧化性混合气体为氧气与非活性气体的混合气体。

12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述非活性气体选自氮气、氦气、氩气、氖气中的任意1种或至少2种的组合。

13.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为300~1200℃。

14.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为500~1000℃。

15.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理温度为500~1500℃。

16.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述保护性气氛为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意1种或至少2种的组合。

17.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述金属合金选自硅粉、铝粉、钛粉、镍粉、锡粉、钨粉、铁粉、铜粉、锰粉、钴粉、锗粉、锌粉、镁粉、稼粉中的任意2种或至少3种的组合。