[发明专利]一种硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅碳负极材料，包括核结构和壳结构，其特征在于，所述核结构中包括一次颗粒和导电组分，所述导电组分为多孔网络结构，孔隙率为1％～80％；所述一次颗粒嵌入所述多孔网络结构中。

2.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述一次颗粒包括硅基材料一次颗粒；所述导电组分包括有机物碳化得到的组分；所述核结构的颗粒直径D1≥1μm，所述硅基材料一次颗粒直径D2≤5μm。

3.一种权利要求2所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅基材料一次颗粒包括单质硅或/和硅氧化物；所述非硅基材料一次颗粒包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、石油焦、碳纤维、热解树脂碳、钛酸锂、锡基负极材料、过渡金属氮化物、锡基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的至少一种；所述有机物包括有机碳源或/和高分子聚合物；所述导电组分中还包括传统导电剂，所述传统导电剂包括导电炭黑、超级导电碳、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑中的至少一种。

4.一种权利要求3所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述有机物包括高分子单体原位聚合而成的组分；所述高分子单体包括聚乙烯类、丙烯酸类、酚醛类、环氧类、乙烯基吡啶类、脲醛类氯乙烯类中的至少一种。

5.一种权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

步骤1，捏合：将一次颗粒、聚合物单体、发泡剂混合分散，得到各组分均匀分散的前驱体；

步骤2，造球发泡：将步骤1得到的前驱体造球得到核结构前驱体；之后置于引发剂存在的环境中，促使单体聚合形成聚合物网络结构；再使发泡剂发泡，得到多孔结构核结构前驱体；

或

步骤1’,捏合：将一次颗粒、酚类单体、醛类单体混合分散，使得各组分均匀分散的前驱体1；

步骤2’，造球发泡：向反应器中通入催化剂；将步骤1得到的前驱体1在反应器中造球，催化剂将使得酚类单体与醛类单体水解，形成多孔聚合物网络结构，将一次颗粒包覆于所述网络结构之中；

步骤3，硅碳负极制备：将步骤3得到的产物进行包覆、碳化，即得到成品硅碳负极材料。

6.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述发泡剂为有机发泡剂或/和无机发泡剂。

7.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述有机发泡剂包括偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物中的至少一种；所述无机发泡剂包括碳酸盐、水玻璃、碳化硅、铵盐中的至少一种。

8.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2’所述的催化剂为酸溶液或碱溶液。

9.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述一次颗粒包括硅基材料一次颗粒和/或非硅基材料一次颗粒；聚合物单体包括聚乙烯类、丙烯酸类、酚醛类、环氧类、乙烯基吡啶类、脲醛类氯乙烯类中的至少一种；步骤1’所述一次颗粒包括硅基材料一次颗粒和/或非硅基材料一次颗粒。

10.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述捏合步骤中还加入有硅烷偶联剂、表面活性剂、导电剂、有机碳源、高分子聚合物中的至少一种；步骤1’所述捏合步骤中还加入有硅烷偶联剂、表面活性剂、导电剂、有机碳源、高分子聚合物中的至少一种。