[发明专利]一种锂离子电池硅基负极材料及其制备方法和电池

权利要求书

1.一种锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述锂离子电池硅基负极材料由90wt％-99.9wt％的硅基材料与0.1wt％-10wt％的在所述硅基材料表面原位生长的碳纳米管和/或碳纳米纤维复合而成；

所述硅基材料为含有电化学活性硅的粉体材料，包括纳米硅碳复合材料、氧化亚硅材料、改性氧化亚硅材料和无定型硅合金的一种或者几种的混合；所述电化学活性硅占所述硅基材料的0.1wt％-90wt％；

所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管；所述碳纳米管和/或碳纳米纤维的直径为0.4-50nm，长度为10nm-50μm；

所述锂离子电池硅基负极材料的拉曼图谱中在475±10cm^-1具有非晶鼓包，和/或在510±10cm^-1具有晶态峰；当所述锂离子电池硅基负极材料中包括单壁碳纳米管时，所述锂离子电池硅基负极材料的拉曼图谱中在100-400cm^-1范围内存在径向呼吸模RBM；

所述锂离子电池硅基负极材料的X射线衍射XRD图谱中在28.4°±0.2°具有衍射峰。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，

所述单壁碳纳米管的直径为0.4-10nm，长度为10nm-20μm；

所述多壁碳纳米管的直径为0.4-50nm，长度为10nm-20μm；

所述碳纳米纤维的直径为0.4-50nm，长度为10nm-20μm。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述锂离子电池硅基负极材料的平均粒径在50纳米-40微米之间。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述锂离子电池硅基负极材料的平均粒径在1微米-20微米之间。

5.一种上述权利要求1-4任一所述的锂离子电池硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

按所需质量比选取硅基材料，通过固相法或液相法在所述硅基材料表面负载催化剂，得到混合材料；其中，所述硅基材料为含有电化学活性硅的粉体材料，包括纳米硅碳复合材料、氧化亚硅材料、改性氧化亚硅材料和无定型硅合金的一种或者几种的混合；所述电化学活性硅占所述硅基材料的0.1wt％-90wt％；所述催化剂包括金属单质、含所述金属单质的无机化合物、含所述金属单质的有机化合物中的一种或者几种的混合；所述金属单质包括铁、钴、镍、铜、锌、铝、镁、锂、金、银、钌和铂中的一种或多种；

将所述混合材料置于高温反应炉内，在保护气氛下升温至600-1200℃，按照所需比例通入碳源气体，保温0.5-8小时，然后停止通入碳源气体并降温，得到所述硅基负极材料；其中，所述碳源气体包括炔类、烯类、烷类、酮类、醇类或芳香类气体中的一种或者几种的混合。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

所述固相法具体包括：将所述硅基材料与所述催化剂通过混合机、球磨机或融合机进行充分混合；

所述液相法具体包括：将所述硅基材料与含有所述催化剂的溶液充分混合后干燥；其中，所述溶液包括水、醇类、酮类、酰胺类的一种或几种的混合。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硅基材料与所述催化剂的质量比为90:10-99.9999:0.0001。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为氮气、氩气、氢气、氦气、氖气中的一种或者几种的混合；

所述保护气氛与碳源气体的体积比为0.1:9.9-9.9:0.1。

9.一种包括上述权利要求1-4任一所述的锂离子电池硅基负极材料的负极极片。

10.一种包括上述权利要求1-4任一所述的锂离子电池硅基负极材料的锂电池。