[发明专利]锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将含硅原料烘干后进行预处理和提纯，制得满足颗粒尺寸要求的硅源；

2)将所述硅源与有机碳源、高纯石墨采用如下两种不同方式进行复合，制得硅/碳/石墨复合材料；

A、将所述硅源与所述有机碳源进行固相或液相复合制得前驱体，然后将所述前驱体置于惰性气体氛围下高温热解得到硅碳材料，再将所述硅碳材料与所述高纯石墨进行机械混合，获得所述硅/碳/石墨复合材料；

B、将所述硅源、所述有机碳源、所述高纯石墨混合并加入分散剂分散均匀，经过喷雾干燥后置于惰性气体氛围下高温热解，获得所述硅/碳/石墨复合材料。

2.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述预处理的方法包括烘干、粗磨、磁力搅拌、机械搅拌、高能球磨、砂磨中的一种或者几种；所述提纯的方法包括酸洗、碱洗、水洗、醇洗中的一种或者几种，其中所述提纯的方法中最后一次采用醇洗。

3.如权利要求2所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述酸洗所采用的酸选自硫酸、盐酸、氢氟酸和硝酸中的一种或者几种，所述酸洗所采用的酸浓度为1M-18M，所述酸洗的时间为10-30h；所述碱洗所采用的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡和氨水中的一种或者几种，所述碱洗所采用的碱浓度为1M-12M，所述碱洗的时间为8-20h；所述醇洗所采用的醇选自无水乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或者几种，所述醇洗的时间为10-30h。

4.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述含硅原料为粗硅、硅铜合金、硅铝合金、硅镁合金、铝硅铜合金、硅锌合金中的一种或者几种；所述有机碳源为柠檬酸、沥青、蔗糖、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚噻吩、环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯腈、聚苯乙烯树脂、聚多巴胺中的一种或者几种；所述高纯石墨为人造石墨、天然石墨或者中间相碳微球中的一种或者几种。

5.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述惰性气体是高纯氩气或者氮气，所述高温热解的方法包括：先升温至300-500℃范围内保温1-24h，然后再升温至600-1200℃范围内并保温1-24h，最后冷却降温，其中升温速度为2-10℃/min。

6.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅源的中位径尺寸为10-500nm，所述高纯石墨的中位径尺寸为10-18μm；所述硅/碳/石墨复合材料的中位径尺寸为10-22μm。

7.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括纯水、无水乙醇、丙酮、羧甲基纤维素钠溶液、N-甲基吡咯烷酮或者四氢呋喃中的一种或几种，其中分散均匀的方法包括固相共混、磁力搅拌、超声分散、球磨、机械搅拌的一种或几种。

8.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述固相或液相复合的方法包括固相共混、液相原位包覆或者喷雾干燥；所述喷雾干燥的温度为120-280℃。

9.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述硅碳材料中硅的质量占70-95％，碳的质量占5-30％；所述硅碳材料与所述高纯石墨进行机械混合的质量百分比为(5-20％):(80-95％)。

10.如权利要求1所述的锂离子电池负极用硅/碳/石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述硅/碳/石墨复合材料中硅成分、碳成分与石墨成分的质量百分比为(5-20％):(5-20％):(70-80％)。