[发明专利]纳米硅/碳复合材料、制备方法及包含其作为负极材料的锂离子电池

权利要求书

1.一种纳米硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将纳米硅、偶联剂、共轭二烯烃和烯烃单体混合，得到混合物；

(2)将步骤(1)所得混合物与水、乳化剂、引发剂和助表面活性剂混合，采用微乳化的方法制备得到微乳液，然后通过微乳液聚合的方法在纳米硅表面形成交联聚合物包裹材料；

(3)破乳，然后碳化，得到纳米硅/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在破乳之后碳化之前进行洗涤和干燥的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述纳米硅的中值粒径为10nm～200nm，优选为10nm～100nm，进一步优选为20nm～80nm；

优选地，步骤(1)所述偶联剂为硅烷偶联剂；

优选地，所述硅烷偶联剂的分子式为Y(CH₂)_nSiX₃，其中，X包括甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基中的任意一种或至少两种的组合，Y包括乙烯基、环氧基或甲基丙烯酰氧基中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述共轭二烯烃为含有两个碳碳双键，并且两个碳碳双键被一个单键隔开的二烯烃，所述共轭二烯烃的通式为C_nH_2n-2，其中n≥4；

优选地，步骤(1)所述共轭二烯烃包括1,3-丁二烯及其衍生物，或1,3-戊二烯及其衍生物中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述烯烃单体为苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯、或氯乙烯中的任意一种或至少两种的组合，优选为苯乙烯；

优选地，步骤(1)所述混合为：将纳米硅、偶联剂、共轭二烯烃加入到烯烃单体中，混合均匀。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述乳化剂为非离子型乳化剂或阴离子型乳化剂中的任意一种或两种的组合；

优选地，所述非离子型乳化剂为醚类非离子型乳化剂或酯类非离子型乳化剂中的任意一种或两种的组合；

优选地，所述醚类非离子型乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚或脂肪胺聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述酯类非离子型乳化剂包括脂肪酸聚氧乙烯酯、蓖麻油聚氧乙烯酯、多元醇脂肪酸酯或聚氧乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述阴离子型乳化剂为磺酸类乳化剂或硫酸类乳化剂，优选包括二烷基苯磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠、单甲基萘磺酸钠、双甲基萘磺酸钠、烷烯基磺酸钠、羟基烷基磺酸钠、烷基丁二酸酯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚丁二酸酯磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚丁二酸酯磺酸盐、烷基联苯基醚磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物或十二烷基硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述引发剂包括过硫酸盐、偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述助表面活性剂包括异构十六烷HD、十六醇CA或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，以所有反应物的总质量为100％计，所述纳米硅的加入量为15％～30％，所述偶联剂的加入量为0.01％～1％，所述共轭二烯烃的加入量为5％～10％，所述烯烃单体的加入量为20％～55％，所述乳化剂的加入量为0.5％～10％，所述引发剂的加入量为0.1％～0.5％，所述助表面活性剂的加入量为0.5％～10％。