[发明专利]一种高容量锂离子电池硅基负极材料及其制备方法、锂离子电池

权利要求书

1.一种高容量锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述高容量锂离子电池硅基负极材料包括纳米硅、石墨、有机物热解碳和氟化锂，纳米硅附着在石墨的表面，有机物热解碳包覆纳米硅/石墨，氟化锂包覆有机物热解碳，所述氟化锂为锂盐和氟化物经化学反应原位生成得到；所述氟化锂包覆有机物热解碳为在经有机物热解碳包覆后的纳米硅/石墨表面原位生成氟化锂包覆层。

2.如权利要求1所述的高容量锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述锂盐选自氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂中的一种，所述氟化物为可溶于水且以氟为阴离子的化合物，选自氟化氢、氟化钠、氟化钾、氟化氢铵、氟化铵中的一种。

3.如权利要求1所述的高容量锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述纳米硅和石墨的质量比为1:3~20，有机物热解碳占硅基负极材料总质量的5%~20%，氟化锂占硅基负极材料总质量的1%~10%。

4.如权利要求1~3中任一项所述的高容量锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述纳米硅为颗粒状，粒径为5nm~300nm；所述石墨选自人造石墨、天然石墨中的一种或者两种，所述石墨为颗粒状，粒径为0.5μm~20μm。

5.如权利要求1~3中任一项所述的高容量锂离子电池硅基负极材料，其特征在于，所述有机物热解碳为有机物在惰性气氛下经热分解生成得到，所述有机物选自酚醛树脂、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、壳聚糖、聚偏二氟乙烯、沥青中的一种。

6.一种如权利要求1~5中任一项所述的高容量锂离子电池硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 将纳米硅加入到溶剂中进行超声分散，然后加入石墨进行混合搅拌，再加入热解碳有机物前驱体继续混合搅拌，得到的混合溶液进行蒸发干燥，再进行真空烘烤后得到硅碳复合材料前驱体；

(2) 将步骤(1)得到的硅碳复合材料前驱体在惰性气氛下进行焙烧处理，然后经研磨后得到有机物热解碳包覆的纳米硅/石墨复合材料；

(3) 将步骤(2)得到的复合材料加入到溶剂中进行搅拌分散，然后加入锂盐溶液、氟化物溶液进行混合搅拌，得到的混合溶液进行干燥后即得所述的高容量锂离子电池硅基负极材料。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，纳米硅和石墨的质量比为1:3~20，所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇或N-甲基吡咯烷酮，超声分散的时长为10~120分钟，加入石墨后进行混合搅拌的时长为30~120分钟，加入热解碳有机物前驱体后继续混合搅拌的时长为30~60分钟，真空烘烤的温度为60℃~120℃，真空烘烤的时长为4~20小时；所述步骤(2)中，焙烧温度为450℃~1000℃，焙烧时长为3~12小时；所述步骤(3)中，所述溶剂为去离子水，步骤(2)得到的复合材料加入到溶剂中进行搅拌分散的时长为30~60分钟，加入锂盐溶液后进行混合搅拌的时长为30~60分钟，加入氟化物溶液后进行混合搅拌的时长为30~60分钟；所述步骤(3)中，所述干燥为采用喷雾干燥、抽滤后洗涤经真空干燥或者离心后洗涤经真空干燥中的任一种方式进行。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述热解碳有机物前驱体为酚醛树脂、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、壳聚糖、聚偏二氟乙烯、沥青中的一种。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述锂盐选自氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂中的一种；所述氟化物为可溶于水且以氟为阴离子的化合物，选自氟化氢、氟化钠、氟化钾、氟化氢铵、氟化铵中的一种；所述锂盐溶液的质量分数为1%~10%，所述氟化物溶液的质量分数为1%~10%。

10.一种高容量锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极由如权利要求1~5中任一项所述的高容量锂离子电池硅基负极材料制备得到，或者由权利要求6~9中任一项所述的制备方法所制得的高容量锂离子电池硅基负极材料制备得到。