[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于，包括直径为5-12微米且为核壳结构的热解碳-碳纤维复合体、直径为400-600纳米的硅-碳化硅复合纳米线、直径为100-300纳米的硅粉、直径为20-60纳米的碳微球；

所述热解碳-碳纤维复合体、所述硅-碳化硅复合纳米线、所述硅粉以及所述碳微球通过混合形成三维树状结构；其中，所述热解碳-碳纤维复合体形成所述三维树状结构中的主干；所述硅-碳化硅复合纳米线形成所述三维树状结构中的枝干；所述硅粉以及所述碳微球填充于所述热解碳-碳纤维复合体和所述硅-碳化硅复合纳米线之间形成的间隙；

所述热解碳-碳纤维复合体的质量百分比为60-75%；

所述硅-碳化硅复合纳米线的质量百分比为15-25%；

所述碳微球的质量百分比为15-25%；

所述硅粉的质量百分比为余量。

2.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备直径为5-12微米且为核壳结构的热解碳-碳纤维复合体：向碳纤维通入惰性气体和碳源气体，使所述碳纤维与所述碳源气体在高温条件下进行处理得到直径为5-12微米且为核壳结构的热解碳-碳纤维复合体；

S2、制备直径为5-12微米且为核壳结构的热解碳-碳纤维复合体和直径为400-600纳米的硅-碳化硅复合纳米线形成的第一混合物：制备含有硅-碳化硅复合纳米线的液体前驱体，将步骤S1制得的热解碳-碳纤维复合体浸泡于所述液体前驱体中并经过静置、风干以及高温处理得到所述第一混合物；

S3、制备直径为20-60纳米的碳微球：将酚醛微球置于真空下高温处理得到碳微球；

S4、制备由第一混合物以及直径为20-60纳米的碳微球形成的第二混合物：将所述第一混合物和所述碳微球按第二设定比例混合得到所述第二混合物；其中，所述第一混合物和所述碳微球的第二设定比例为质量比，所述第二设定比例为1:1~5:1；

S5、将所述第二混合物和直径为100-300纳米的硅粉按照第三设定比例混合得到权利要求1所述锂离子电池负极材料。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述高温条件的温度为800~1000度。

4.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述碳源气体为甲烷；

所述惰性气体为氩气。

5.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述碳源气体的流量为0.2~0.5 L/min；

所述惰性气体的流量为0.5~1.0 L/min。

6.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S2.1、制备所述液体前驱体：将正硅酸乙酯和无水乙醇按照第一设定比例混合，并通过搅拌均匀，然后加入盐酸，再继续搅拌得到所述液体前驱体；

S2.2、将步骤S1制得的热解碳-碳纤维复合体浸泡于所述液体前驱体中并在常温环境下静置设定时间后通过风干得到掺有液体前驱体的热解碳-碳纤维复合体，再通过置于惰性气体环境中高温处理得到所述第一混合物。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2.1中，所述正硅酸乙酯和无水乙醇的第一设定比例为摩尔比例，所述第一设定比例为1:5~1:2；

在所述步骤S2.1中，所述盐酸与所述正硅酸乙酯的质量比为1:10~1:15；

在所述步骤S2.2中，所述高温处理的温度为1000~1200度。

8.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，将酚醛微球置于真空下高温处理的温度为700~900度。

9.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，

在所述步骤S5中，所述第二混合物和所述硅粉的第三设定比例为质量比，所述第三设定比例为10:1~20:1。