[发明专利]一种复合碳包覆的多孔硅负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种复合碳包覆的多孔硅负极材料，其特征在于，由多孔硅基体和第一、第二包覆层组成,多孔硅第一包覆层为裂解低沉碳量有机物的碳或者石墨烯，第一包覆层外的第二次包覆层为高沉碳量高聚物裂解碳。

2.一种复合碳层包覆的多孔硅电极材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备微米的硅基合金颗粒，其中合金为活泼金属；

(2)将合金颗粒进行石墨烯包覆、脱合金处理，或者将合金颗粒进行脱合金后，利用低沉碳量有机物碳化处理实现第一层包覆；

(3)将上述的材料利用高沉碳量的高聚物进行碳化处理实现第二层包覆。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的硅基合金颗粒为镁硅合金或者铝硅合金，硅基合金颗粒尺寸为10～20um，所述硅基合金颗粒制备的过程为：固定成分合金锭的制备；合金锭的高温雾化，所述合金锭的制备过程为将活泼金属与硅按一定比例进行熔炼，硅在合金中的质量分数在5％～20％，熔炼温度为600～1000℃，所述合金的雾化温度为700～1500℃，雾化介质为氮气或者氩气，雾化后合金颗粒的尺寸为0.1～50um，优选的合金颗粒的尺寸为1～20um。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中石墨烯的包覆、脱合金处理为将硅基合金加入到氧化石墨烯溶液中，使合金中的活泼金属对氧化石墨烯进行充分还原，实现硅合金颗粒的包覆，然后加入酸溶液进行去合金化刻蚀掉未反应的活泼金属，过滤、烘干后得到还原氧化石墨烯包覆的多孔硅材料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的氧化石墨烯溶液浓度为0.1～2mg/mL，还原时间为10min～5h，酸的浓度为0.5～2mol/L。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中低沉碳量的有机物为柠檬酸、蔗糖或葡萄糖，低沉碳量有机物与多孔硅的质量比为1～50，低沉碳量有机物包覆后的碳化温度为600～1000℃，碳化的时间为30min～10h，优选的碳化温度为700～850℃，碳化时间为3～6h。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中高沉碳量的聚合物为沥青或聚丙烯腈，所述的高沉碳量的聚合物与硅的加入比例为0.1-5，高沉碳量的聚合物的浓度为2～10％，碳化温度为500～1000℃，碳化时间为30～600min，优化的碳化温度为700～850℃，碳化时间为180～300min，碳化气氛为氮气或者氩气。

8.一种如权利要求2-7所述方法制备的复合碳层包覆的多孔硅电极材料。

9.一种复合碳包覆的多孔硅负极电极，其特征在于，该负极电极是由权利要求2-7中所述方法制备的复合碳包覆的多孔硅负极材料组成。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池负极含有权利要求9中所述的复合碳包覆的多孔硅负极电极。