[发明专利]一种锂离子电池用硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅碳复合负极材料，由内至外依次包括纳米硅/石墨颗粒、第一碳包覆层和有机裂解碳层；其中，所述纳米硅/石墨颗粒是以石墨为体积膨胀缓冲基底的内核，包覆纳米硅颗粒层，形成球状或类球状的复合颗粒；所述第一碳包覆层为碳纳米管和/或无定形碳，所述碳纳米管和/或无定形碳穿插于纳米硅颗粒间隙形成的空隙网络中和/或包覆在纳米硅颗粒层外，使纳米硅被紧密地包裹于碳纳米管之间和/或碳纳米管与石墨基底之间，同时有效提升材料离子传导率；所述有机裂解碳层为所述硅碳复合负极材料的最外包覆层。

2.如权利要求1所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述硅碳复合负极材料由内至外依次由纳米硅/石墨颗粒、第一碳包覆层和有机裂解碳层组成；其中，所述纳米硅/石墨颗粒是以石墨为体积膨胀缓冲基底的内核，包覆纳米硅颗粒层，形成球状或类球状的复合颗粒；所述第一碳包覆层为碳纳米管和/或无定形碳，所述碳纳米管和/或无定形碳穿插于纳米硅颗粒间隙形成的空隙网络中和/或包覆在纳米硅颗粒层外，使纳米硅被紧密地包裹于碳纳米管之间和/或碳纳米管与石墨基底之间，同时有效提升材料离子传导率；所述有机裂解碳层为所述硅碳复合负极材料的最外包覆层。

3.如权利要求1或2所述的硅碳复合负极材料，其特征在于，所述纳米硅包覆层的厚度为100～850nm，进一步优选为150～820nm，特别优选为200～800nm；

优选地，所述纳米硅颗粒的粒度为500nm以下，进一步优选为20～500nm，特别优选为70～500nm；

优选地，所述纳米硅颗粒与石墨的质量比为6∶100～30∶100，特别优选为8∶100～25∶100；

优选地，所述纳米硅/石墨颗粒与第一碳包覆层的质量比为98∶2～85∶15，进一步优选为96∶4～88∶12，特别优选为95∶5～89∶11；

优选地，所述第一碳包覆层的厚度为80～2000nm，进一步优选为200～1000nm，特别优选为300～600nm；

优选地，所述硅碳复合负极材料的粒径为1～60μm，进一步优选为3～55μm，特别优选为5～45μm。

4.一种权利要求1-3任一项所述的硅碳复合负极材料的制备方法，包括：以石墨为内核，通过喷雾造粒技术将纳米硅均匀分散于石墨基体表面，得到纳米硅/石墨颗粒，然后进行化学气相沉积包覆碳纳米管和/或无定形碳，再通过液相包覆法进行有机裂解碳二次包覆。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）将纳米硅和石墨混合得到核壳结构的纳米硅/石墨颗粒；

（2）将步骤（1）得到的纳米硅/石墨颗粒与催化剂前驱体混合，然后采用化学气相沉积法包覆有机碳源，得到碳纳米管和/或无定形碳包覆的硅/石墨材料；

（3）将步骤（2）得到的碳纳米管和/或无定形碳包覆的硅/石墨材料进行液相包覆有机碳源，得到硅碳复合负极材料。