[发明专利]一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用硅碳负极材料，其特征在于：所述硅碳负极材料的组分为：纳米硅、导电剂、硬碳；其中，纳米硅为5~20nm的非晶硅，纯度≥99.9%；硬碳的碳源为生物质三级焦油；导电剂为电池级导电剂；所述硅碳负极材料的结构为：纳米硅与导电剂形成复合颗粒，并均匀分散在硬碳材料中。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其制备步骤为：

S1. 高速搅拌条件下，将纳米硅和导电剂分散到生物质三级焦油中；

S2. 将分散好的悬浮液在惰性气氛下，静置并在200~300℃恒温处理1~10h，期间，受焦油表面张力增加的影响下，纳米硅会均匀的依附在导电剂表面；

S3. 保持惰性气氛，将上述悬浮液进一步升温至350~500℃恒温热处理2~5h，同时增加机械搅拌；

S4. 保持气氛、温度与搅拌速度不变，增加体系气压至5~20atm，恒温24~48h，而后热滤得到硅碳前驱体；

S5. 硅碳前驱体在惰性气氛下，500℃搅拌2h，自然冷却后将所得粉体经打散、分级，最后在惰性气氛下，500~800℃下碳化1~4h得到硅碳负极材料。

3.如权利要求2所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述第S1步中的生物质三级焦油为市售，其组分中，芳香烃占比30~40%，酚类占比20~30%。

4.如权利要求2所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述第S1步中的纳米硅与导电剂质量比为1：15~30；纳米硅与生物质三级焦油的质量比为1：15~30。

5.如权利要求2所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气氛，为氮气、或氩气、或氮气与氩气的混合气体。

6.如权利要求2所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述第S1步中的机械搅拌速度为2000~3000rpm，搅拌时间4~20h。

7.如权利要求2所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述第S3步中的机械搅拌速度为10~30rpm。

8.如权利要求2所述的一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述第S5步中的机械搅拌速度为0~20rpm。