[发明专利]硅基复合负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基复合负极材料包括内核和位于内核表面的外壳，所述内核包括乳化石墨和纳米硅，所述外壳包括碳包覆层和聚合物-碳纳米材料复合材料。

2.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述乳化石墨通过用乳化剂对石墨进行乳化制备得到；

优选地，所述石墨包括天然石墨和/或人造石墨；

优选地，所述石墨的中值粒径为1.0μm-8.0μm，优选为2.0μm-5.0μm；

优选地，所述纳米硅的中值粒径为5.0nm-200.0nm，优选为10.0nm-100.0nm，进一步优选为20.0nm-80.0nm；

优选地，所述内核的中值粒径为1μm-8μm，优选地为2μm-5μm。

3.根据权利要求1或2所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述聚合物-碳纳米材料复合材料中，所述碳纳米材料包括碳纳米管、碳纤维和碳纳米球中的至少一种；

优选地，所述碳纳米管的直径为2nm-20nm，优选为2nm-10nm；

优选地，所述碳纳米管的长度为1μm-30μm，优选为5μm-15μm；

优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管；

优选地，所述碳纤维为丙烯腈碳纤维和/或沥青碳纤维；

优选地，所述碳纤维的长度为10μm-50μm；

优选地，所述碳纳米球为富勒烯族系碳纳米球；

优选地，所述富勒烯族系碳纳米球包括C60、C70及未完全石墨化的纳米碳球中的至少一种；

优选地，所述碳纳米球的直径为50nm-1μm；

优选地，聚合物-碳纳米材料复合材料中，所述碳纳米材料具有亲水基团；

优选地，所述亲水基团包括羧酸基、磺酸基、磷酸基氨基、季铵基、醚基、羟基、羧酸酯基和嵌段聚醚基中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述聚合物-碳纳米材料复合材料中，聚合物为导电聚合物；

优选地，所述导电聚合物包括聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚对苯撑及聚对苯硫醚中的至少一种；

优选地，所述外壳中，所述碳包覆层为无定形碳层；

优选地，所述外壳包括位于内核表面的内层和位于内层表面的外层，所述内层包括碳包覆层，所述外层包括聚合物-碳纳米材料复合材料；

优选地，所述内层的厚度为1μm-5μm，优选为2μm-4μm；

优选地，所述外层的厚度为10nm-200nm，优选为50nm-100nm；

优选地，以所述硅基复合负极材料的质量为100％计，所述纳米硅的质量百分含量为20％-50％，优选为30％-40％；

优选地，以所述硅基复合负极材料的质量为100％计，所述乳化石墨的质量百分含量为15％-35％，优选为20％-30％；

优选地，以所述硅基复合负极材料的质量为100％计，所述碳包覆层的质量百分含量为15％-35％，优选为20％-30％；

优选地，以所述硅基复合负极材料的质量为100％计，所述碳纳米材料的质量百分含量为1％-5％，优选为1％-2％；

优选地，以所述硅基复合负极材料的质量为100％计，所述聚合物的质量百分含量为1％-5％，优选为1％-3％。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将石墨、乳化剂和第一溶剂混合，得到乳化石墨乳浊液；

将所述乳化石墨乳浊液与纳米硅混合并造粒，得到第一复合材料；

对所述第一复合材料进行碳包覆，得到第二复合材料；

将所述第二复合材料、碳纳米材料、聚合物单体以及掺杂剂在第二溶剂中混合，加入氧化剂进行反应，固液分离，得到所述硅基复合负极材料。