[发明专利]纳米硅碳复合负极材料和制备方法及其锂离子电池

摘要

本发明公开了一种纳米硅碳复合负极材料和其制备方法以及一种锂电池。本发明纳米硅碳复合负极材料为核壳结构，所述核体外壁与所述壳层内壁之间存在间隙；其中，所述核体材料为纳米硅，所述壳层为纳米多孔碳层。其制备方法包括的步骤有制备SiO2包覆的纳米硅颗粒、制备嵌有纳米SiO2的有机碳源包覆的表面氧化的纳米硅颗粒、对嵌有纳米SiO2的有机碳源包覆的表面氧化的纳米硅颗粒进行有机碳源的裂解处理、将嵌有纳米SiO2的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒采用HF对SiO2进行刻蚀处理等步骤。本发明锂电池负极材料为本发明纳米硅碳复合负极材料。本发明纳米硅碳复合负极材料和锂电池循环稳定性、比容量、倍率性能和安全性能优异。

主权项

一种纳米硅碳复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：将纳米硅颗粒置于含氧气氛中于700～1000℃条件下煅烧氧化处理，制得SiO2包覆的纳米硅颗粒；将纳米SiO2颗粒、所述SiO2包覆的纳米硅颗粒和分散剂以及有机碳源于溶剂中进行分散处理，后进行喷雾干燥处理，得到嵌有纳米SiO2的有机碳源包覆的表面氧化的纳米硅颗粒，所述表面氧化的纳米硅颗粒为所述SiO2包覆的纳米硅颗粒；将嵌有纳米SiO2的有机碳源包覆的表面氧化的纳米硅颗粒于无氧气氛中进行热裂解反应，使得有机碳源裂解成无定形碳，获得嵌有纳米SiO2的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒；将嵌有纳米SiO2的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒置于HF溶液中进行反应，除去所述纳米SiO2和所述纳米硅颗粒表面氧化层，生成纳米多孔碳层包覆的纳米硅的纳米硅碳复合负极材料；其中，所述多孔碳层内表面与所述纳米硅颗粒表面之间存在间隙，核体外壁与壳层内壁之间存在的所述间隙大小为5～50nm，所述纳米多孔碳的孔径为5～60nm。