[发明专利]一种纳米硅储能材料的核壳结构及包含其的锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池纳米硅储能材料的核壳结构，其特征在于，包括内核、包覆于所述内核外部的有机-无机中间层和包覆于所述中间层外部的外壳，所述内核由A粒子组成，所述A粒子为Ⅳ族元素单质或其氧化物，所述A粒子的粒径为150～600nm，所述中间层为含Si—O—Si交联网状的B骨架结构；所述A粒子与B骨架结构形成AB复合粒子，所述外壳内包覆1个或多个AB复合粒子，所述外壳由有机富碳物质包覆制成；

所述中间层是由Si—O—Si为主链形成交联物(R₁R₂SiO_x)n，由内核向外分多次聚合反应包覆，中间层的交联物从内核向外交联度程度由低到高；所述中间层的聚合物厚度为0.5-5微米；经高温600-1400℃烧结后，所述中间层形成环状空隙，所述空隙内填充有纳米硅，外壳碳化形成无定形碳层；

所述R₁、R₂为甲基、乙基、甲基乙基、丙基、丁基、苯基、环己基、十六烷基、十八烷基中的一种或几种，(R₁R₂SiO_x)n为二官能团、三官能团或四官能团硅氧烷的均聚物或共聚物，其中1＜x＜2。

2.根据权利要求1所述的纳米硅储能材料的核壳结构，其特征在于，所述A粒子经表面氢化活化处理后，再使用偶联剂进行表面接枝，表面形成活性基团。

3.根据权利要求1所述的纳米硅储能材料的核壳结构，其特征在于，所述内核表面与中间层形成微交联硅氧键，使得AB复合粒子为大小均一的类球形化的单分散复合物质。

4.根据权利要求2所述的纳米硅储能材料的核壳结构，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷其中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的纳米硅储能材料的核壳结构，其特征在于，所述外壳由有机富碳物质包覆制成，所述有机富碳物质为碳原子数大于12的有机物。

6.根据权利要求5所述的纳米硅储能材料的核壳结构，其特征在于，所述有机富碳物质为合成檀香、芳烃类重油、石油沥青或煤沥青。

7.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池负极材料为权利要求1～6任一项所述纳米硅储能材料。