[发明专利]一种高首效石墨烯复合硅碳负极材料及其制备方法以及电池

权利要求书

1.一种高首效石墨烯复合硅碳负极材料，由具有核壳结构的硅碳颗粒与石墨烯微片复合而成；

所述具有核壳结构的硅碳颗粒的外层为无机碳层，内部为硅酸盐包裹的纳米硅颗粒；

所述具有核壳结构的硅碳颗粒与石墨烯微片之间通过硅酸盐的侨联作用复合。

2.根据权利要求1所述的高首效石墨烯复合硅碳负极材料，其特征在于，所述石墨烯微片的含量为2wt％～25wt％，尺寸为2～15μm，厚度小于2nm，单层率大于30％。

3.根据权利要求1所述的高首效石墨烯复合硅碳负极材料，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸锂或硅酸镁。

4.根据权利要求3所述的高首效石墨烯复合硅碳负极材料，其特征在于，所述硅酸锂为Li₂SiO₃；或者主要成分为Li₂SiO₃，还包括Li₈SiO₆、Li₄SiO₄、Li₂Si₂O₅、Li₂Si₅O₁₁中的一种或多种；

所述硅酸镁为MgSiO₃或Mg₂SiO₄中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的高首效石墨烯复合硅碳负极材料，其特征在于，所述无机碳层通过气相包覆或液相包覆的方法形成；

所述气相包覆的碳源选自乙炔、甲烷、乙烯、樟脑中的一种或多种；

所述液相包覆的碳源选自抗坏血酸、葡萄糖、壳聚糖、羧甲基纤维素、沥青、蔗糖、淀粉、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇中的一种或多种。

6.一种高首效石墨烯复合硅碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1)将石墨烯微片分散液与碳包覆SiOx颗粒共混，喷雾干燥得到前驱体；x为0.8～1.8；

S2)将上述前驱体进行退火处理得到中间体；

S3)将上述中间体与预锂剂或预镁剂共混，真空烧结，得到高首效石墨烯复合硅碳负极材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳包覆SiOx颗粒的D50粒度范围为1～30μm，碳包覆量为0.5％～15％。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为350～800℃，时间为3～12h；所述退火处理在惰性氛围中进行；所述惰性氛围为氩气、氮气中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预锂剂选自锂、锂铝、锂镁、锂硅、锂硼合金中的一种或多种；

所述预镁剂选自镁、镁铝、镁锌、镁锰合金中的一种或多种；

所述预锂剂和预镁剂独立的选自粉末、块材、片材中的一种或多种形式；

所述预锂剂或预镁剂与中间体的质量比为0.02～0.5：1；

所述真空烧结的真空度为0～10KPa；

所述真空烧结在惰性氛围中进行；所述惰性氛围为氩气、氮气中的一种或多种；

所述真空烧结的温度为200～850℃，时间为0.5～6h。

10.一种电池，包括权利要求1～5任一项所述的高首效石墨烯复合硅碳负极材料，或权利要求6～9任一项所述的高首效石墨烯复合硅碳负极材料。