[发明专利]一种用于锂离子电池的碳包覆改性的碳/硅氧化物复合电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳包覆改性碳/硅氧化物复合电极材料，其特征在于，所述的碳包覆改性碳/硅氧化物复合材料由多孔的碳/硅氧化物核壳外部包覆碳材料组成。

2.如权利要求1所述碳包覆改性碳/硅氧化物复合电极材料，其特征在于：所述的多孔碳/硅氧化物核壳由有机硅和碳材料经混合、煅烧的制备过程；所述的混合过程包括搅拌、超声、粉碎、研磨、球磨、匀浆、挤压操作中的至少一种；所述的煅烧过程中煅烧温度为200℃～1200℃，煅烧时间为2～15小时。

3.如权利要求1所述的碳包覆改性碳/硅氧化物复合电极材料，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)将含有碳化物、有机硅的物料与溶剂混合得到混合体系，所述混合体系中有机硅的质量浓度为0.04～0.4g/mL，所述碳化物：有机硅物料的投料质量比为0.1％～50％，混合体系反应处理得到混合物A；

(2)将步骤(1)所得的混合物A离心、溶剂洗、水洗、干燥，煅烧，得到所述的多孔的碳/硅氧化物核壳；

(3)向步骤(2)所得的多孔的碳/硅氧化物核壳中加入包覆碳材料，经球磨或/和超声得到所述的碳包覆改性碳/硅氧化物材料。

4.如权利要求3所述的碳包覆改性碳/硅氧化物复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中还可以包括向混合体系中加入凝聚剂，包括氨水、三乙胺、环己胺、吡啶、苯胺、苄胺中的至少一种；

优选的，所述步骤(1)中还可以包括向混合体系中加入表面改性剂，所述的表面改性剂包括三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、其他的含有机官能团的硅氧烷单体或聚合物中的至少一种。

5.如权利要求3所述的碳包覆改性碳/硅氧化物复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，反应处理条件为反应温度20～200℃、反应压力0～2MPa、反应时间2～80小时；

优选的，所述步骤(3)中还可以包括将多孔的碳/硅氧化物核壳物质和包覆碳材料分散在溶剂中，经超声、搅拌后移去溶剂，于≥200℃热处理。

6.如权利要求3所述的碳包覆改性碳/硅氧化物复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、正己烷、甲苯、碳酸酯中的至少一种；所述的有机硅为硅酸四乙酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硅的羟基化物或环氧化物中的至少一种；所述的碳化物为葡萄糖、淀粉、蔗糖或生物质材料燃烧后的灰分、二氯化-N，N'-二(3-氢化松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺、二氯化-N，N'-二(3-松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺中的至少一种；所述的包覆碳材料为石墨、氧化石墨、石墨烯、氧化石墨烯、多层石墨烯、寡层石墨烯、糖类、有机弱酸盐(如柠檬酸盐)、有机弱酸(如单宁酸)、酚醛树脂、含C交联剂、含C导电剂中的至少一种。

7.一种锂离子电池用电极，其特征在于，包括电极集流体和涂敷于电极集流体上的碳/硅氧化物电极材料，所述的碳/硅氧化物电极材料包括如权利要求1～6所述的碳/硅氧化物复合电极材料、导电剂和粘结剂。

8.如权利要求7所述的锂离子电池用电极，其特征在于，所述的电极集流体为多孔金属箔、泡沫金属中的至少一种，优选的为多孔铜箔，其特点为：孔隙率：20％～90％；孔径：0.01～100um。

9.如权利要求7所述的锂离子电池用电极，其特征在于，所述的粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠，壳聚糖、丁苯橡胶和LA型粘结剂中的至少一种；所述的导电剂为导电炭黑、导电石墨、超导炭黑、乙炔炭黑、科琴黑、碳纳米管、VGCF和石墨烯中的至少一种。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求7所述的电极。