[发明专利]硅/碳纳米管复合材料、其制备方法、锂电池负极及锂电池

权利要求书

1.一种硅/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S1，将碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮分散在醇溶剂中，得到碳纳米管分散液；

步骤S2，在搅拌条件下将正硅酸乙酯和所述碳纳米管分散液混合，得到混合液；

步骤S3，利用氨水催化所述混合液中的正硅酸乙酯水解，得到碳纳米管/二氧化硅的醇分散液；

步骤S4，对所述醇分散液进行固液分离后将所得固体干燥得到碳纳米管/二氧化硅复合材料；

步骤S5，对所述碳纳米管/二氧化硅复合材料进行还原得到碳纳米管/硅复合材料；以及

步骤S6，在所述碳纳米管/硅复合材料的表面设置碳源并对所述碳源进行碳化，得到硅/碳纳米管复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管和所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1.5：1～5：1，优选为1.5:1～2.5:1，所述碳纳米管分散液中碳纳米管的质量含量为1～10％，优选为1～1.25％；优选所述醇溶剂为乙醇或异丙醇。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1和所述步骤S2均进行搅拌，优选所述搅拌的速度为200～1000rpm，优选所述步骤S1的搅拌时间为0.5～8小时，优选所述步骤S2的搅拌时间为10～30min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源为沥青，所述碳纳米管、所述正硅酸乙酯和所述沥青的质量比为32.0～58.0:25.0～59.0:8.0～17.0。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨水相对所述正硅酸乙酯的添加量为0.1～5mL/g，优选所述水解的温度为50～70℃，优选所述水解的时间为8～24小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

采用醇溶剂对所述醇分散液进行洗涤脱氨水后进行离心分离，得到固体；

将所述固体在50～80℃下干燥12～48小时，得到所述碳纳米管/二氧化硅复合材料。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

在惰气气氛或氩气气氛中，利用还原性粉末对所述碳纳米管/二氧化硅复合材料中的二氧化硅进行还原，得到还原物；

对所述还原物进行酸处理，得到所述碳纳米管/硅复合材料，

优选所述还原性粉末为镁粉或碳粉，优选所述还原的温度为500～1200℃，优选所述还原的时间为2～24小时，优选所述酸处理所用的酸为盐酸，进一步优选浓度为5～20％的盐酸。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6包括：

将所述碳纳米管/硅复合材料和沥青混合，形成混合物；

在惰气气氛或氮气气氛中，对所述混合物进行碳化，得到所述硅/碳纳米管复合材料；

优选所述碳化的温度为400～1000℃，所述碳化的时间为6～24小时。

9.一种硅/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述硅/碳纳米管复合材料采用权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备而成。

10.一种锂电池负极，包括硅/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述硅/碳纳米管复合材料为权利要求9所述的硅/碳纳米管复合材料。

11.一种锂电池，包括正极和负极，其特征在于，所述负极为权利要求10所述的锂电池负极。