[发明专利]硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅碳负极材料，包括核结构和壳结构，其特征在于，所述核结构为二次颗粒结构，且其中包括具有多孔结构的主导电网络以及填充于所述主导电网络的孔结构中的纳米一次颗粒；所述主导电网络与所述纳米一次颗粒之间分布有辅导电网络，所述辅导电网络将所述主导电网络与所述纳米一次颗粒紧密连接在一起。

2.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述主导电网络为多孔无定型碳网络结构、多孔硬碳网络结构、开口石墨烯结构、开口膨胀石墨结构、蠕虫状石墨烯结构中的至少一种；所述一次颗粒包含有纳米硅基负极颗粒；所述辅导电网络由高分子材料碳化得到。

3.一种权利要求2所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述纳米硅基负极颗粒为纳米硅颗粒或/和纳米硅氧化物颗粒；所述高分子材料由高分子单体原位聚合而得到。

4.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述辅导电网络中，还包括导电炭黑、超级导电碳、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑中的至少一种；所述一次颗粒还包括非纳米硅基负极颗粒；所述非纳米硅基负极颗粒为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、石油焦、碳纤维、热解树脂碳、碳酸锂、锡基负极材料、过渡金属氮化物、锡基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的至少一种。

5.一种权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

步骤1，前驱体制备：将一次颗粒、聚合物单体混合后捏合，得到聚合物单体均匀的分散于纳米一次颗粒表面的前驱体；

步骤2，主导电网络结构制备：制备得到具有多孔结构的主导电网络结构待用；

步骤3，填充：将步骤1制得的前驱体填充进入主导电网络结构中；

步骤4，聚合反应：将步骤3的产物，置于引发剂存在的环境中，促使分散于一次颗粒表面的高分子单体聚合，得到高分子聚合物；

步骤5，将步骤4的产物进行包覆、碳化即得到成品硅碳负极材料。

6.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述聚合物单体包括丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种；步骤4所述引发剂包括异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。

7.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述纳米一次颗粒中包含有纳米硅基颗粒；所述纳米一次颗粒中还包括非纳米硅基负极颗粒；捏合反应时还加入有高分子聚合物、碳源组分、导电剂组分、溶剂组分。

8.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述捏合过程为：将纳米一次颗粒、硅烷偶联剂、聚合物单体、溶剂1捏合，得到混合物1；将导电剂组分、表面活性剂、溶剂2捏合，得到混合物2；再将混合物1与混合物2共混，分散均匀得到前驱体浆料。