[发明专利]一种复合纳米硅负极及其制备与应用

权利要求书

1.一种复合纳米硅负极，其特征在于，包括纳米硅、三维电子导通骨架、聚合物；所述纳米硅均匀的分散在三维电子导通骨架和聚合物中。

2.根据权利要求1所述的一种复合纳米硅负极材料，其特征在于，所述纳米硅为晶态纳米硅、非晶态纳米硅、晶态多孔纳米硅、非晶态多孔纳米硅、晶态碳包覆纳米硅、非晶态碳包覆纳米硅、晶态碳包覆多孔纳米硅、非晶态碳包覆多孔纳米硅中一种或多种；纳米硅D₅₀粒径为20-150nm。

3.根据权利要求1所述的一种复合纳米硅负极，其特征在于，所述三维电子导通骨架为碳纳米管、超级碳、科琴碳、乙炔黑、石墨烯、人造石墨、多层石墨、膨胀石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种复合纳米硅负极，其特征在于，所述聚合物由具有羰基、酯基或低极性中一种或几种的烯属不饱和单体聚合而成。

5.根据权利要求4所述的一种复合纳米硅负极，其特征在于，所述具有羰基的烯属不饱和单体为丙烯酸、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸锂、顺丁烯二酸钠、丙烯酸钠、丙烯酸锂、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸锂中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的一种复合纳米硅负极，其特征在于，所述具有酯基的烯属不饱和单体为碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸乙二醇酯、三氟丙烯酸甲酯、2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯乙酸乙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯，顺丁烯二酸酐、甲丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或多种。

7.根据权利要求4所述的一种复合纳米硅负极，其特征在于，所述具有低极性的烯属不饱和单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧硅烷、苯乙烯、丁二烯、六氟丙烯、偏氟乙烯、丙烯腈中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种复合纳米硅负极，其特征在于，所述复合纳米硅负极的粒径为200nm-30μm，优选的，所述复合纳米硅负极的粒径为500nm-5μm；所述纳米硅含量为50wt％～98wt％，所述三维电子导通骨架的含量0.5wt％～20wt％，所述聚合物1.5wt％-30wt％的含量。

9.一种权利要求1-8所述的一种复合纳米硅负极的制备，其特征在于，将所述纳米硅、三维电子导通骨架、聚合物单体三者通过搅拌、球磨或者砂磨的方式制备均匀浆料，然后加入引发剂将聚合物单体引发聚合制备出复合纳米硅负极混合物，最后通过粉碎、砂磨或者球磨，干燥后制备复合纳米硅负极；

或，将所述纳米硅、三维电子导通骨架、聚合物三者通过搅拌混合均匀，然后加入溶剂将聚合物溶解，最后通过砂磨或者球磨，制备复合出复合物，干燥制备出复合纳米硅负极。

10.一种权利要求1-8所述的一种复合纳米硅负极的应用，其特征在于，将所述复合纳米硅负极直接作为负极制备锂离子电池；或，将复合纳米硅负极和碳负极混合后作为负极制备锂离子电池。