[发明专利]硅碳负极材料及制备方法、锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳负极材料，其特征在于，包括：

内核以及外壳，所述外壳包覆所述内核，所述内核为膨胀石墨和多孔硅的复合材料，且所述多孔硅的粒径为纳米级别，所述膨胀石墨的粒径为微米级别，所述外壳为无定形碳层。

2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述多孔硅的粒径为10-20nm，所述膨胀石墨的粒径为5-8μm；

任选的，所述内核的粒径为10-12μm。

3.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述内核中，所述膨胀石墨和所述多孔硅的质量比为1：(10-15)。

4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述外壳的厚度为2-5μm。

5.一种制备硅碳负极材料的方法，其特征在于，包括：

(1)制备膨胀石墨以及多孔硅，所述多孔硅的粒径为纳米级别，所述膨胀石墨的粒径为微米级别；

(2)将所述膨胀石墨和所述多孔硅在溶剂中进行分散，并进行超声复合，获得所述膨胀石墨和所述多孔硅的复合材料；

(3)将所述复合材料和碳源在有机溶剂中进行混合，并喷雾干燥、煅烧，形成包覆所述复合材料的无定形碳层，以获得所述硅碳负极材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，制备所述膨胀石墨包括：

将天然石墨、氧化剂和插层剂进行混合并反应，以获得反应产物；

将所述反应产物清洗至PH为中性，并对所述反应产物进行煅烧，以获得所述膨胀石墨，

其中，所述天然石墨、所述插层剂、所述氧化剂的质量比为(0.9-1.1)：(10-13)：(0.4-0.6)，

所述插层剂包括乙酸，或者硝酸与磷酸的混合酸，

所述氧化剂包括高锰酸钾，或者硝酸和双氧水的混合物，

所述天然石墨、所述插层剂和所述氧化剂反应的温度为70℃-90℃，反应的时间为50-70min；

任选的，步骤(1)中，所述煅烧的温度为900℃-1000℃，所述煅烧的时间为1-3h，所述煅烧的升温速率为1-10℃/min；

任选的，制备所述多孔硅包括：

利用氢氟酸对硅颗粒进行刻蚀，以获得所述多孔硅，

所述氢氟酸的浓度为1-1.5mol/L，所述氢氟酸和所述硅颗粒的反应温度为20℃-30℃，反应时间为20-30h。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超声复合的温度为20℃-30℃，所述超声复合的频率为80-120KHz，所述超声复合的时间不小于10h；

任选的，所述溶剂为醇类溶剂，所述醇类溶剂包括乙醇、异丙醇、正丁醇的至少之一。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，将所述复合材料和所述碳源在所述有机溶剂中进行混合包括：

将所述碳源和所述有机溶剂混合，获得混合液；以及

将所述复合材料和所述混合液混合，

其中，所述混合液中，所述碳源和所述有机溶剂的质量体积比为(1-1.5)g：(10-30)ml，所述碳源和所述有机溶剂的混合时间为2-6h，

所述复合材料和所述混合液的质量比为(8-12)：(100-130)，所述复合材料和所述混合液的混合时间为2-6h；

任选的，所述碳源包括酚醛树脂、蔗糖与沥青的至少之一；

任选的，所述有机溶剂包括乙醇、N-甲基吡咯烷酮、环己烷的至少之一。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述喷雾干燥的温度为90℃-150℃，所述喷雾干燥的速率为10-20ml/min；

任选的，所述煅烧的温度为600℃-1000℃，所述煅烧的时间为10-30h，所述煅烧的升温速率为1-10℃/min，所述煅烧的气氛为惰性气氛。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括：

正极片、负极片、隔膜，所述正极片和所述负极片被所述隔膜间隔开，构成所述负极片的材料包括权利要求1-4任一项所述的硅碳负极材料。