[发明专利]一种核壳结构的硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：所述硅碳负极材料从内到外依次是由核、缓冲层与壳组成；所述核材料是由SiO、Si、SiO₂及硅酸盐组成；缓冲层材料为碳点或石墨烯量子点；壳材料为硬碳材料；

所述硅碳负极材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将SiO颗粒与NaOH在保护气体下于800-950℃加热10-30min，获得核材料；

（2）对步骤（1）制备的核材料进行改性，使其表面带有正电性；

（3）配制浓度为1.5-4.5mg/ml的碳点水溶液或石墨烯量子点水溶液；

（4）将步骤（2）改性后的核材料加入步骤（3）中的碳点水溶液或石墨烯量子点水溶液中，超声后搅拌30-60min；通过静电吸附作用获得包覆SiO，然后干燥；

（5）将干燥后的包覆SiO与有机裂解碳混合，并在惰性气氛保护下进行烧结；

（6）将步骤（5）制备的产物使用电磁分离机除磁，并控制磁性物质总含量小于70ppm，获得双层碳包覆的氧化亚硅材料。

2.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：所述壳和缓冲层中的碳材料总量占硅碳负极材料总质量的10-30%。

3.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：步骤（1）中所述SiO颗粒的粒径为0.1-50μm；所述核材料是由SiO、Si、SiO₂及硅酸盐组成；所述保护气体为氮气、氩气或氦气中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：步骤（1）中所述SiO颗粒与NaOH的质量比为17-23:1。

5.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：步骤（2）中所述核材料进行改性是指将质量浓度为8-10%的3-氨丙基三乙氧基硅烷0.5-1.5ml加入到核材料的水悬浊液中，然后加热到30-50℃并持续搅拌4-6h，最后用稀酸调节溶液的pH值为5-6，从而使核材料表面带有正电性。

6.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：步骤（3）中所述碳点水溶液或石墨烯量子点是采用水热法制备而成的；其中颗粒粒径为2-20nm、厚度为0.8-3.2nm。

7.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：步骤（5）中所述烧结是以3-5℃/min速率升温至250-300℃保温1-2h，然后升温至800-900℃保温7-9h，最后炉冷至室温；所述惰性气氛为含有10%体积氩气的氢气。

8.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硅碳负极材料，其特征在于：步骤（5）中所述有机裂解碳为沥青、酚醛树脂、密胺树脂中的一种；所述包覆SiO与有机裂解碳的质量比为7-9：3。