[发明专利]一种中空核壳结构硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种中空核壳结构硅碳复合负极材料，其特征在于，包括如下质量份数的原材料：

金属Li 25份、硅粉25份、膨胀石墨25份、表面活性剂5份、研磨剂5份、可溶性树脂5份、添加剂4份、发泡剂3份、分散剂3份。

2.如权利要求1所述的中空核壳结构硅碳复合负极材料，其特征在于，所述硅粉的体积平均粒径D50为1～10μm；所述表面活性剂为溴化十六烷三甲基铵、聚乙二醇、壬基酚聚氧乙烯醚、溴代十六烷基吡啶、乳化剂OP-10、吐温20、吐温80、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的1种或至少2种的组合；所述表面活性剂与硅粉的质量比为0.05:100～5:100。

3.如权利要求1所述的中空核壳结构硅碳复合负极材料，其特征在于，所述研磨剂为水、乙醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、甘油、异丙醇、异戊醇、甲基萘、洗油中的1种或至少2种的组合；所述硅粉在研磨剂中的固含量为5～18％；所述球磨采用湿法超细磨；所述球磨终点判定条件为所得纳米硅浆料中硅颗粒的体积平均粒径D50为50～500nm。

4.如权利要求1所述的中空核壳结构硅碳复合负极材料，其特征在于，所述可溶性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂中的1种或至少2种的组合；所述添加剂为线性结构高分子聚合物，具体为聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺中的1种或至少2种的组合；所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢钙中的1种或至少2种的组合；所述分散剂为水、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺中的1种或至少2种的组合。

5.如权利要求1所述的中空核壳结构硅碳复合负极材料，其特征在于，所述分散液中纳米硅浆料中的硅和可溶性树脂的质量比为5～30:100；所述分散液中添加剂与可溶性树脂的质量比为1～5:100；所述分散液中发泡剂与可溶性树脂的质量比为0.05～0.3:100；所述分散液中可溶性树脂的质量分数浓度为3～10％。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的中空核壳结构硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：将硅粉、金属Li、膨胀石墨、表面活性剂和研磨剂混合后进行球磨制得纳米硅浆料；

S102：将S101所得纳米硅浆料和可溶性树脂、添加剂、发泡剂按照一定的质量比分散到分散剂中，并在高速搅拌下形成均质分散液；

S103：对S102所得分散液在一定条件下进行喷雾干燥得到纳米硅/树脂微球，所得微球在惰性气体保护下，于750～1100℃进行碳化处理，降温至室温过筛得到中空核壳结构硅碳复合负极材料。

7.如权利要求6所述的一种中空核壳结构硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，S102的搅拌采用高速混料机，搅拌转速为500-2000rpm；搅拌混合时间为2-6小时。

8.如权利要求6所述的一种中空核壳结构硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，S103的喷雾干燥的条件为进风温度120～250℃，雾化压力2～10MPa；碳化处理在气氛炉中进行，在惰性气体保护下以0.5～20℃/min的速率升温至碳化温度；碳化温度为750～1100℃，碳化时间为2～6小时。

9.如权利要求6所述的一种中空核壳结构硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的1种或至少2种的组合。

10.如权利要求6所述的一种中空核壳结构硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述筛分为过80目以上的标准筛网，取筛下料。