[发明专利]复合硅基负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种复合硅基负极材料，所述复合硅基负极材料为核壳结构，其特征在于：所述核壳结构包括核体、包覆于所述核体的第一壳层和包覆于所述第一壳层的第二壳层；其中，所述核体的材料包括硅负极材料，所述第一壳层的材料包括预锂化材料，所述第二壳层的材料包括碳层；所述硅负极材料包括SiO_x，其中，0.5≤x＜1.5；

其中，所述预锂化材料是通过构建原电池体系在所述硅负极材料表面原位生长形成；所述原电池体系包括容器和两个电极，电解液盛装于所述容器中，所述容器的没入所述电解液液面以下的内壁至少部分导电，所述电极至少是部分没入所述电解液中，所述内壁的导电部分与所述电极电连接并与所述电解液共同构建两个原电池；所述内壁的导电部分与所述电极之间是存在电势差；

或

将电解液进行电解处理，使得所述电解液中发生还原反应生成含预锂化材料包覆所述硅负极材料；实现所述电解处理的电解处理体系包括容器和盛装于所述容器中的电解液，在所述电解液中插入一对电极，所述电极至少是部分没入所述电解液中，所述电极分别连接在电源的正负极；

所述原电池体系和所述电解处理体系所含的所述电解液包括溶剂和溶解于所述溶剂中的锂盐，且在所述电解液中设置有SiO_x材料。

2.根据权利要求1所述的复合硅基负极材料，其特征在于：所述硅负极材料为块状、片状、颗粒状中的至少一种；和/或

所述预锂化材料包括Li₂SiO₃、Li₄SiO₄、Li₂SiO₅中的至少一种；和/或

所述碳层由包括沥青和/或C1-C4中的至少一种有机碳经液相或气相沉积生成。

3.根据权利要求1或2所述的复合硅基负极材料，其特征在于：所述第一壳层的厚度为10 nm-5 μm；和/或

所述第二壳层的厚度为1-100 nm。

4.根据权利要求1或2所述的复合硅基负极材料，其特征在于：所述复合硅基负极材料的克容量为1400-1700 mAh/g；和/或

所述复合硅基负极材料的首次库伦效率在85%以上，循环100次容量保持率为90%以上。

5.一种复合硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在硅负极材料表面形成包覆于所述硅负极材料的含预锂化材料层；所述硅负极材料包括SiO_x，其中，0.5≤x＜1.5；

在所述含预锂化材料层表面形成含碳包覆层；

其中，在硅负极材料表面形成包覆于所述硅负极材料的含预锂化材料层的方法包括如下步骤：

将电解液与电极构建原电池，使得所述电解液中发生还原反应生成含预锂化材料层包覆硅负极材料的预复合硅基负极材料；所述原电池包括容器和两个电极，电解液盛装于所述容器中，所述容器的没入电解液液面以下的内壁至少部分导电，所述电极至少是部分没入所述电解液中，所述内壁的导电部分与所述电极电连接并与所述电解液共同构建两个原电池；所述内壁的导电部分与所述电极之间是存在电势差；

和/或

将电解液进行电解处理，使得所述电解液中发生还原反应生成含预锂化材料层包覆硅负极材料的预复合硅基负极材料；实现所述电解处理的电解处理体系包括容器和盛装于所述容器中的电解液，在所述电解液中插入一对电极，所述电极至少是部分没入所述电解液中，所述电极分别连接在电源的正负极；

所述电解液包括溶剂和溶解于所述溶剂中的锂盐，且在所述电解液中设置有SiO_x材料。