[发明专利]锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料及其制备方法、负极

权利要求书

1.一种锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料，其特征在于，所述锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料为核壳结构，包括硅基内核、包覆在所述硅基内核表面的第一碳包覆层以及包覆在所述第一碳包覆层外面的第二碳包覆层；所述第二碳包覆层表面具有介孔，所述第一碳包覆层与所述第二碳包覆层之间具有空腔，

所述锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料由以下制备方法制备而成：

采用酚、醛和聚合物单体包覆SiO_x，然后通过酸处理和热处理制得上述锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料，包括以下步骤：

S1，将SiO_x均匀分散水溶液中，加入酚、醛，经搅拌后得到酚醛树脂包覆硅基复合材料；

S2，向酚醛树脂包覆硅基复合材料中加入聚合物单体以及氧化剂，经聚合反应后得到具有介孔的聚合物/酚醛树脂包覆硅基复合材料；

S3，向聚合物/酚醛树脂包覆硅基复合材料中加入酸进行酸处理，去除介孔内的酚醛树脂，经过滤、烘干后得到核壳结构硅碳复合材料中间体；

S4，将核壳结构硅碳复合材料中间体进行热处理得到锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料。

2.如权利要求1所述的锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料，其特征在于，所述硅基内核为SiO_x，x的范围为0、1、2；所述SiO_x选自单质硅、一氧化硅、二氧化硅中的一种或多种。

3.一种负极，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料。

4.一种锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，采用酚、醛和聚合物单体包覆SiO_x，然后通过酸处理和热处理制得如权利要求1或2所述的锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料，所述制备方法包括以下步骤：

S1，将SiO_x均匀分散水溶液中，加入酚、醛，经搅拌后得到酚醛树脂包覆硅基复合材料；

S2，向酚醛树脂包覆硅基复合材料中加入聚合物单体以及氧化剂，经聚合反应后得到具有介孔的聚合物/酚醛树脂包覆硅基复合材料；

S3，向聚合物/酚醛树脂包覆硅基复合材料中加入酸进行酸处理，去除介孔内的酚醛树脂，经过滤、烘干后得到核壳结构硅碳复合材料中间体；

S4，将核壳结构硅碳复合材料中间体进行热处理得到锂离子电池用核壳结构硅碳复合材料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述SiO_x的粒度为1nm～50μm。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述酚选自苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、间苯三酚、对苯二酚、2-氨基苯酚、3-氨基苯酚、4-氨基苯酚、2,3-二氨基苯酚、2,4-二氨基苯酚、4-硝基-2-氨基苯酚、5-硝基-2-氨基苯酚、6-硝基-2-氨基苯酚、4,6-二硝基-2-氨基苯酚、2-硝基-4-氨基苯酚、5-硝基-2-氨基苯酚、3-硝基-4-氨基苯酚、4-磺酰胺-2-氨基苯酚的一种，和/或

所述步骤S1中，所述醛选自甲醛、多聚甲醛、三聚甲醛、乙醛、糠醛中的一种，和/或

所述步骤S2中，所述聚合物单体选自吡咯、苯胺、噻吩、3-甲氧基噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩、多巴胺中的一种或多种，和/或

所述步骤S3中，所述酸选自盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、甲酸、柠檬酸中的一种。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述聚合反应的温度为0～80℃，反应时间为0.1～12h，所述聚合反应的条件为搅拌或超声。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌速率为100～2000转/分。

9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述热处理过程中，温度为600～1000℃，升温速率为1～10℃/min，反应时间为0.5～6h，气氛选自二氧化碳、氩气、氮气、氦气、氨气、氢气、真空中的一种或多种。