[发明专利]一种碳硅负极材料及其制备方法与在锂离子电池中的应用

权利要求书

1.一种碳硅负极材料的制备方法，其特征是，在硅分散液中制备ZIF-8，使得ZIF-8包覆硅获得Si@ZIF-8，将Si@ZIF-8与MXene在溶液中进行复合获得Si@ZIF-8/MXene，将Si@ZIF-8/MXene进行碳化获得硅@碳/MXene，即为碳硅负极材料；所述硅分散液中含有聚乙烯吡咯烷酮；

所述硅分散液的制备方法为：将硅粉加入水中，添加聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，再离心分离，将分离后的沉淀物分散至有机溶剂中获得硅分散液；

所述碳化的温度为800~1200 ℃。

2.如权利要求1所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，硅粉的直径为30~100 nm。

3.如权利要求1所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，硅粉与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:2~6。

4.如权利要求1所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，有机溶剂为乙醇。

5.如权利要求1所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，将硅分散液中添加锌盐混合均匀，然后添加2-甲基咪唑反应产生ZIF-8。

6.如权利要求5所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，硅分散液中添加锌盐溶液混合均匀，然后添加2-甲基咪唑溶液反应产生ZIF-8。

7.如权利要求5所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，硅与2-甲基咪唑的质量为1:12~18，2-甲基咪唑与锌离子的摩尔比为8~12:1。

8.如权利要求5所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，硅分散液中硅的浓度为0.3~1.5 mg/mL。

9.如权利要求1所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，将Si@ZIF-8与MXene在溶液中进行超声分散，静置后离心分离，将离心分离后的沉淀物进行冷冻干燥获得Si@ZIF-8/MXene。

10.如权利要求9所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是， Si@ZIF-8与MXene的质量比为10:1~2。

11.如权利要求1所述的碳硅负极材料的制备方法，其特征是，碳化温度为1000~1200℃。

12.一种碳硅负极材料，其特征是，由权利要求1~11任一所述的制备方法获得。

13.一种权利要求12所述的碳硅负极材料在锂离子电池中的应用。

14.一种电池负极，其特征是，包括活性物质、导电材料和粘结剂，所述活性物质为权利要求12所述碳硅负极材料。

15.如权利要求14所述的电池负极，其特征是，导电材料为乙炔黑。

16.如权利要求14所述的电池负极，其特征是，粘结剂为聚偏氟乙烯。

17.如权利要求14所述的电池负极，其特征是，活性物质、导电材料和粘结剂的质量比为6~8:1.6~2.4:0.6~1.4。

18.一种锂离子电池，其特征是，包括正极、隔膜、电解液和权利要求14-17任一所述的电池负极。