[发明专利]一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池

权利要求书

1.一种高倍率硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将碳原材料按照质量比与第一化合物混合，进行热处理；所述第一化合物为：能与碳反应的化合物；

对所述热处理得到的材料进行除杂处理，得到多孔碳；

按照质量比在所述多孔碳的内外表面均匀附着硅材料；其中，所述硅材料为：均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒和/或厚度为2nm-200nm的硅薄层；所述附着的方式具体为物理气相淀积，包括：将所述多孔碳作为沉积基底，将金属硅加热至1300℃-1800℃，在0.1Pa-100Pa的压强下蒸发，在所述多孔碳的内外表面连续或者非连续的沉积；

对所述附着后的材料进行碳包覆处理，得到所述高倍率硅基复合材料；

其中，在所述高倍率硅基复合材料中，所述多孔碳所占质量百分比为10％-90％，比表面积为10m²/g-500m²/g；所述硅材料所占质量百分比为1％-60％；所述碳包覆层所占质量百分比为20％-80％；所述高倍率硅基复合材料的比表面积为2m²/g-20m²/g，平均粒径为2μm-40μm，形状为球形、椭球形、鹅卵石形以及无规则的多边形中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳原材料的粒径为2μm-40μm，具体包括：石墨材料和/或非石墨材料；

所述非石墨材料包括：软碳、硬碳、多孔碳或中间相碳微球中的一种或几种的组合；

所述石墨材料包括：石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种或几种的组合；

所述第一化合物的粒径为20nm-2000nm，具体包括：二价铁化合物、三价铁化合物、二价铜化合物、四价镍化合物或者四价硅化合物中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为600℃-1100℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳原材料为所述石墨材料且所述第一化合物为金属化合物时，所述除杂处理为酸洗；

所述碳原材料为所述石墨材料且所述第一化合物为非金属化合物时，或者，所述碳原材料为所述非石墨材料时，所述除杂处理为1500℃-3200℃热处理。

5.一种锂离子电池的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括：碳材料和权利要求1-4任一所述的制备方法制备得到的高倍率硅基复合材料；

其中，所述高倍率硅基复合材料的质量百分比大于2％；质量比容量为400mAh/g-1500mAh/g；所述碳材料包括软碳、硬碳、中间相碳微球、石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种或几种的组合。

6.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括上述权利要求1-4任一所述的制备方法制备得到的高倍率硅基复合材料，或者，包括上述权利要求5所述的负极材料。