[发明专利]一种硅氧基负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅氧基负极材料，其特征在于，所述硅氧基负极材料包括SiO_x/C复合材料内核以及包覆在所述SiO_x/C复合材料内核外表面的无定形碳外壳，且所述SiOx/C复合材料内核和所述无定形碳外壳之间具有空隙层；

其中，所述SiO_x/C复合材料内核中的C包覆SiO_x。

2.根据权利要求1所述的硅氧基负极材料，其特征在于，所述硅氧基负极材料中的碳元素的总质量分数为20％～35％；

优选地，所述空隙层的厚度为80～120nm，所述无定形碳外壳的厚度为15～40nm；

优选地，所述硅氧基负极材料的平均粒径为600～1000nm；

优选地，所述硅氧基负极材料在0.1A/g下的首次放电比容量≥1100mAh/g；所述硅氧基负极材料在0.1A/g下的首次库伦效率≥61％；所述硅氧基负极材料在0.5A/g下循环200圈的容量保持率≥84％；

优选地，所述硅氧基负极材料的总电阻≤98Ω。

3.如权利要求1或2所述的硅氧基负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

有机硅烷溶液和氨水混合均匀后进行水热处理，进行水解和自缩聚反应，然后固液分离，得到有机硅纳米球；所述有机硅纳米球经过煅烧后，形成内核，得到C包覆SiO_x的SiO_x/C复合材料；

所述SiO_x/C复合材料和聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液混合均匀后固液分离，使聚二烯丙基二甲基氯化铵包覆在所述SiO_x/C复合材料的表面，得到SiO_x/C@PDDA复合材料；

所述SiO_x/C@PDDA复合材料与苯胺溶液混合均匀后，向其中加入氧化剂溶液，进行聚合反应，形成聚苯胺并包覆在所述SiO_x/C@PDDA复合材料的表面，然后固液分离，得到SiO_x/C@PDDA@PANI复合材料；

将所述SiO_x/C@PDDA@PANI复合材料进行煅烧，在所述煅烧的过程中，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵热解后形成空隙层，所述聚苯胺碳化后形成无定形碳外壳，得到所述硅氧基负极材料。

4.根据权利要求3所述的硅氧基负极材料的制备方法，其特征在于，所述有机硅烷包括巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和氰乙基三乙氧基硅烷中的至少一种；

优选地，所述有机硅烷溶液的质量分数为2％～8％，所述氨水的质量分数为25％～28％；

优选地，所述有机硅烷溶液和所述氨水的体积比为2～4：0.5～2.5；

优选地，所述水热处理的过程中混合物料的温度为65～180℃；所述水热处理的时间为4～24h。

5.根据权利要求3所述的硅氧基负极材料的制备方法，其特征在于，所述有机硅纳米球的煅烧温度为600～1200℃，所述有机硅纳米球的煅烧时间为0.5～4h。

6.根据权利要求3所述的硅氧基负极材料的制备方法，其特征在于，所述SiOx/C复合材料与所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中的聚二烯丙基二甲基氯化铵的质量比为0.4～0.5：3～7；

优选地，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液的质量分数为3％～7％。

7.根据权利要求3所述的硅氧基负极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括过硫酸铵、二氧化锰、三氯化铁和过氧化苯甲酰中的至少一种；

优选地，苯胺溶液中的苯胺与所述过硫酸铵的摩尔比为0.5～2：1；

优选地，所述聚合反应的过程中，混合物料的温度为0～5℃；所述聚合反应的时间为6～48h。