[发明专利]一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将石墨烯前驱体、吹泡剂、石墨、纳米硅分散至溶剂中均匀混合，干燥得到固体物料；

步骤二、将步骤一得到的固体物料通过压膜成型设备压实成坯体；

步骤三、在保护性气体的氛围下，将步骤二得到的坯体进行热处理，然后高温烧结，得到硅碳复合负极材料；

步骤二中所述压膜成型设备的压强为7～50mPa；步骤三中所述热处理的温度为160～180℃。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述石墨烯前驱体，吹泡剂，石墨，纳米硅的重量份比为(1～1.8)：(7～18)：(0.5～1.5)：(5～12)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述石墨烯前驱体，吹泡剂，石墨，纳米硅的重量份比为(1～1.5)：(7～15)：(0.5～1)：(5～10)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中所述热处理的保温时间为2～5h；

所述烧结过程的烧结温度为900～1200℃；

所述烧结过程的烧结时间为2～5h；

所述保护性气体为氮气或氩气。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤三中所述烧结过程的烧结温度为900～1100℃；

所述烧结过程的烧结时间为2～4h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯前驱体为蔗糖、葡萄糖、淀粉或沥青中的1种或2种以上组合；

所述沥青为高温沥青、乳化沥青或低温沥青中的1种或2种以上的组合；

所述吹泡剂为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的1种或者2种以上的组合；

所述溶剂为去离子水、醇类、醚类、烷烃类、酮类、芳香类。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇、异丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、正己烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、二氯甲烷、三氯乙烯乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或四氢呋喃中的1种或者2种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述干燥的方法为冷冻干燥、真空干燥或喷雾干燥中的1种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中所述压膜成型设备的压强为8～20mPa；

所述压膜成型设备的保压时间为1～10min。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤二中所述压膜成型设备的压强为8～10mPa；

所述压膜成型设备的保压时间为2～8min。

11.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将石墨烯前驱体与吹泡剂加入到溶剂中搅拌混合，形成均匀溶液，然后向溶液中加入石墨和纳米硅搅拌混合，干燥，得到混合物料；

步骤二、将步骤一得到的混合物料放入压膜成型设备中压实得到坯体；

步骤三、将压实的坯体置于烧结炉中，在保护性气体的氛围下，首先以升温速率0.5～10℃/min升温到150～180℃，保温时间为2～5h，然后以升温速率0.5～10℃/min继续升温至800～1800℃进行烧结，烧结时间为1～5h，自然冷却至室温，得到硅碳复合负极材料。

12.一种硅碳复合负极材料，其特征在于，所述复合材料是由权利要求1-11任一项所述方法制备，所述硅碳复合负极材料为核-壳结构，其中，内核由石墨与包覆于石墨表面的纳米硅复合而成，外壳由石墨烯及均一分散在石墨烯片层之间的纳米硅构成。