[发明专利]一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：包括纳米晶石墨颗粒、纳米硅以及碳质粘结剂，其中的纳米晶石墨颗粒和纳米硅为主体储锂材料；

所述纳米晶石墨颗粒为核心，纳米硅以壳结构包覆在纳米晶石墨颗粒上并与纳米晶石墨颗粒共同形成第一前驱体，碳质粘结剂用于将多个第一前驱体粘结以形成锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料；

其制备方法包括如下步骤：

1）、在纳米晶石墨颗粒上动态沉积一层纳米硅，使纳米硅以壳结构均匀包覆在纳米晶石墨颗粒上，制得第一前驱体；

2)、将步骤1）中制得的第一前驱体与碳质粘结剂混合后导入二次造粒设备中进行二次造粒，制得第二前驱体；

3）、将步骤2）中制得的第二前驱体经碳化处理后制得第三前驱体；

4）将步骤3）中制得的第三前驱体经破碎筛分制得锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：所述纳米晶石墨颗粒所占复合材料的重量百分比为20-80%，所述纳米硅占复合材料的重量百分比为5-50%，所述碳质粘结剂所占复合材料的重量百分比为5-70%。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：所述纳米晶石墨颗粒的粒度为10-1000nm，纳米硅的粒度为5-100nm；所述锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料的粒度为5-30μm。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：在所述步骤1）中，首先将纳米晶石墨颗粒装入真空回转管式炉中后进行抽真空处理；然后将真空回转管式炉内加热至800-1000℃后以1.8-2L/min的速度向真空回转管式炉内通入硅源，使硅源分解出纳米硅，纳米硅以壳结构均匀包覆在纳米晶石墨颗粒上，冷却后即制得所述第一前驱体。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：所述硅源为SiH₄、Si₂H₄、SiH₃Cl、SiH₂Cl₂、SiHCl₃ 以及SiCl₄中的一种或其任意多种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：在所述步骤2）中，将步骤1）中制备的第一前驱体与碳质粘结剂在混合机中均匀混合0.8-1.2小时制得第一前驱体和碳质粘结剂混合物，将第一前驱体和碳质粘结剂混合物导入造粒设备中进行二次造粒制得第二前驱体。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：在所述步骤3）中，将第二前驱体置入真空回转管式炉中并充入氮气作为保护气，然后将真空回转管式炉加热到500-1000℃，使第二前驱体在氮气气氛下碳化4-6小时后制得第三前驱体。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅碳复合负极材料，其特征在于：所述碳质粘结剂为蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯以及聚丙烯腈中的一种或其任意多种的组合。