[发明专利]硅基负极材料、其制备方法及锂离子电池

权利要求书

1.一种硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极材料包括：

多孔Si-SiO_x复合物，其中0＜x≤2；

锂金属包覆层，包覆在所述多孔Si-SiO_x复合物上；

无定型碳包覆层，覆盖在所述锂金属包覆层的外表面上。

2.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述多孔Si-SiO_x复合物、所述锂金属包覆层与所述无定型碳包覆层的质量比为1：0.017～0.035:0.008～0.035，优选为1:0.035:0.035。

3.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述锂金属包覆层的厚度为100～300nm，优选所述无定型碳包覆层的厚度为200～270nm，优选所述无定型碳的粒径为15～120nm。

4.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述多孔Si-SiO_x复合物的孔径为100～200nm，优选所述多孔Si-SiO_x复合物的粒径为8～30μm。

5.权利要求1至4中任一项所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤S1，采用锂金属对所述多孔Si-SiO_x复合物进行预锂化处理，得到预锂化复合物；

步骤S2，将碳源与所述预锂化复合物混合后进行热解处理，得到所述硅基负极材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述多孔Si-SiO_x复合物与所述锂金属的质量比为1：0.02～0.04，优选为1：0.04，优选所述锂金属的粒径为10～50nm，优选所述预锂化处理选自化学气相沉积法、真空蒸镀法、磁控溅射法、高能球磨法中的任意一种或多种。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括所述多孔Si-SiO_x复合物的制备过程：

将微米级硅粉、镁金属进行第一高能球磨，得到第一混合物；

将所述第一混合物进行氧化处理，得到Si-SiO_x/MgO复合物，其中0＜x≤2；

采用强酸对所述Si-SiO_x/MgO复合物进行刻蚀处理，得到所述多孔Si-SiO_x复合物；

优选所述微米级硅粉与所述镁金属的摩尔比为1:0.05～0.3，优选所述氧化处理的温度为600～1200℃，优选所述氧化处理的时间为5～12h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

将所述碳源与所述预锂化复合物进行第二高能球磨，得到第二混合物；

将所述混合物在600～1400℃的温度下进行烧结，得到所述硅基负极材料，

优选所述多孔Si-SiO_x复合物与所述碳源的质量比为1：0.01～0.04，优选为1：0.04，优选在惰性气体或氮气中进行3～10h的所述烧结，优选所述第二高能球磨的转速为150～800r/min，优选所述第二高能球磨的时间为12～60h，进一步优选所述第二高能球磨的转速为150～450r/min，优选所述第二高能球磨的时间为12～18h。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳源选自软碳、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳纳米管、碳纳米管线、石墨烯组成的组中的任意一种或多种。

10.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极与负极，其特征在于，所述负极为权利要求1至4中任一项所述的硅基负极材料。