[发明专利]硅碳复合负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳复合负极材料，其特征在于：所述硅碳复合负极材料为核壳结构的材料，其中，所述核部分包含纳米硅、无定型碳、石墨烯及碳纳米管，并且所述纳米硅的表面包覆有所述无定型碳，包覆了所述无定型碳的所述纳米硅分布于所述石墨烯和所述碳纳米管表面，所述碳纳米管形成三维交联的网络，并且所述石墨烯均匀分布于所述三维交联的网络中；所述壳部分为碳层。

2.如权利要求1所述的硅碳复合负极材料，其特征在于：以所述硅碳复合负极材料重量为100％计，所述纳米硅、无定型碳、石墨烯、碳纳米管及碳层的含量分别如下：

3.如权利要求1所述的硅碳复合负极材料，其特征在于：所述核部分呈球状结构，并且所述球状结构内部有孔隙。

4.如权利要求1-3任一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的粒径为3μm～40μm；和/或所述纳米硅的粒径为20nm～200nm；和/或所述石墨烯的厚度为1nm～50nm；和/或所述碳纳米管的管径为1nm～60nm，管长为10μm～60μm。

5.如权利要求1-2任一所述的硅碳复合负极材料，其特征在于：所述碳层为非结晶型碳。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：

提供纳米硅的分散液、石墨烯分散液及碳纳米管分散液；

将无定型碳前躯体与所述纳米硅分散液、石墨烯分散液、碳纳米管分散液进行分散处理，得到混合分散液；

将所述混合分散液进行喷雾造粒和热处理，得到硅碳复合负极材料的核；

在所述硅碳复合负极材料的核表面进行碳层包覆，获得硅碳复合负极材料。

7.如权利要求6所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为800℃～950℃，所述热处理时间为1h～5h。

8.如权利要求6所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述无定型碳前躯体为聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、酚醛树脂、环氧树脂中的任一种；

和/或，所述碳层包覆为气相包覆，所述气相碳包覆的碳源为甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、甲苯中的任一种，所述气相碳包覆的温度为600℃～1000℃，所述气相碳包覆的时间为10min～200min；

和/或，所述碳层包覆为液相碳包覆，所述液相碳包覆的碳源为葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂、环氧树脂、沥青中的任一种，所述液相碳包覆的温度为800℃～950℃，包覆时间为1h～5h；

和/或，所述碳层包覆为固相碳包覆，所述固相碳包覆的碳源为葡萄糖、蔗糖、沥青中的任一种，所述固相碳包覆的温度为800℃～950℃，包覆时间为1h～5h。

9.如权利要求6所述的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述纳米硅分散液的溶剂为甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮中的任一种；所述石墨烯分散液的溶剂为甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮、甲基吡咯烷酮中的任一种；所述碳纳米管分散液的溶剂为甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮、甲基吡咯烷酮中的任一种。

10.一种锂离子电池，包括负极材料，其特征在于：所述负极材料为权利要求1～5任一项所述的硅碳复合负极材料或为权利要求6～9任一项所述的硅碳复合负极材料的制备方法制备的硅碳复合负极材料。