[发明专利]一种锂电池硅碳纳米管复合负极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种锂电池硅碳纳米管复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将有机碳源和催化剂溶于溶剂中得到溶液A；另取溶剂并加入分散剂溶解后将其加入到纳米硅液体中，超声0.5～2h，得到溶液B；然后将溶液B加入到溶液A中，得到混合浆料；其中纳米硅液体中溶剂为乙醇或乙二醇；

（2）将步骤（1）得到的混合浆料搅拌0.5～3h，然后加入溶剂调节混合浆料的固体质量含量至10～30%，再将混合浆料干燥制粉，得到前驱体A；

（3）将步骤（2）获得的前驱体A在惰性气体中升温至300～700℃，保温1～5h后冷却至室温，得到前驱体B；

（4）将步骤（3）获得的前驱体B在气态有机碳源和惰性气体的混合气中升温至500～900℃，保温0.5～5h后冷却至室温，得到所述锂电池硅碳纳米管复合负极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的有机碳源和纳米硅的质量比为（0.4～9）:1，所述催化剂用量为纳米硅质量的1%～3%，分散剂用量为纳米硅质量的1%；步骤（1）中所述的纳米硅液体中纳米硅质量含量为10%，纳米硅的粒径为50～200nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的有机碳源为酚醛树脂、柠檬酸或高温沥青；步骤（1）中所述的催化剂为乙酸镍、硫酸镍或乙酸铁；步骤（1）中所述的溶剂为无水乙醇、乙二醇、四氢呋喃和丙酮中的一种或两种；步骤（1）中所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚醚酰亚胺、十二烷基硫酸钠或硅烷偶联剂。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的干燥方式为通过闭式循环喷雾干燥机进行干燥，所述闭式循环喷雾干燥机中雾化器的转速为20000～35000r/min，其进口温度为105～120℃，出口温度为80～90℃；

步骤（2）中所述的搅拌速度为500～2000r/min，所述的溶剂为无水乙醇、乙二醇或四氢呋喃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的惰性气体为纯度99.999%的氮气或纯度99.999%的氩气，其升温速率为1～5℃/min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的混合气中气态有机碳源为乙炔、甲烷、天然气和液化石油气中的一种以上，惰性气体为氮气或氩气，气态有机碳源和惰性气体的质量比为3:7～8:2；其中混合气的升温速率为1～5℃/min。

7.一种锂电池硅碳纳米管复合负极材料的应用，其特征在于，所述锂电池硅碳纳米管复合负极材料用于锂离子电池负极片的制备；所述锂离子电池负极片的制备方法包括以下步骤：

（1）将锂电池硅碳纳米管复合负极材料、粘结剂和导电剂按（70～80）：（20～10）：10的重量比进行混合，得到浆料；

（2）将步骤（1）得到的浆料涂覆在铜箔上，并干燥5～24h，然后辊压、切片，得到所述锂离子电池负极片。

8.根据权利要求7所述的锂电池硅碳纳米管复合负极材料的应用，其特征在于，所述锂电池硅碳纳米管复合负极材料、粘结剂和导电剂的重量比为80:10:10。

9.根据权利要求7所述的锂电池硅碳纳米管复合负极材料的应用，其特征在于，所述粘结剂为粘结剂LA132或聚偏二氟乙烯；所述导电剂为导电炭黑、导电液体或纳米碳。

10.根据权利要求7所述的锂电池硅碳纳米管复合负极材料的应用，其特征在于，步骤（2）中所述的涂覆厚度为100～180微米；所述辊压的厚度为75～150微米；所述干燥方式为真空干燥，其温度为50～100℃。