[发明专利]一种硅基负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，硅藻土经预处理得到纯化的多孔SiO₂粉末；

步骤二，将步骤一得到的多孔SiO₂粉末与锂粉混合，在保护气氛下进行热处理，得到多孔SiO_x/Si/Li₂SiO_y复合物；

步骤三，将碳基体材料、分散剂和步骤二中得到的多孔SiO_x/Si/Li₂SiO_y复合物分散在溶剂中，研磨得到的前驱体浆液；

步骤四，将步骤三得到的前驱体浆液进行喷雾干燥、融合、造粒后进行高温碳化和气相包覆，即得到硅基负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中硅藻土预处理具体操作为：将硅藻土热处理去除有机质，然后破碎、酸洗、水洗、烘干、粉碎，得到纯化的多孔SiO₂粉末；所述热处理加热温度为400℃-750℃，保温1h-4h；所述酸洗采用质量分数大于70％的硫酸，在70℃-100℃、液固比(2-5):1下酸洗1h-4h；所述酸洗和水洗交替进行直至洗液的pH在6-8之间。

3.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述锂粉和SiO₂粉末以质量比1:(0.5-3)混合，混合后的锂粉和SiO₂粉末进行热处理温度为600-900℃。

4.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，所述多孔SiO_x/Si/Li₂SiO_y复合物、碳基体材料以质量比1:(1-4)分散在溶剂中，进行湿法研磨，其中所述溶剂为醇类、酮类、烷类、脂类中的一种或几种，所述湿法研磨的时间为1h-12h。

5.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，所述高温碳化为惰性气氛下的两段升温，首先在200℃-450℃下保温1h-4h，然后升至750℃-950℃，保温1h-6h，所述惰性气氛为非氧化性气氛。

6.根据权利要求5所述的一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述非氧化性气氛为氮气、氩气、氦气中至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，所述气相包覆在750℃-950℃时通入有机碳源气体，反应1h-6h；所述有机碳源气体为甲烷、乙炔、天然气中至少一种或与氢气的组合。

8.根据权利要求1所述的一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四得到的硅基负极材料进行破碎、筛分、除磁。

9.采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的硅基负极材料，其特征在于，包括内核(1)和外壳(3)以及内壳(1)与外壳之间的多孔中间层(2)，所述多孔中间层(2)为SiO_x/Si/Li₂SiO_y复合物。

10.根据权利要求9所述的一种硅基负极材料，其特征在于，所述内核(1)为碳基体材料，所述多孔中间层(2)以硅藻土为硅源，所述外壳(3)为碳包覆层，其中所述碳基体材料为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳中至少一种，所述天然石墨为鳞片石墨。