[发明专利]一种硅碳负极材料的制备方法及锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将纳米硅和石墨固相混合，过筛，得到纳米硅/石墨复合材料；

(2)将得到的纳米硅/石墨复合材料与无定形碳前驱体固相混合，过筛，得到纳米硅/石墨/无定形碳前驱体复合材料；

(3)将得到的纳米硅/石墨/无定形碳前驱体复合材料振动成型，得到密实粉体；

(4)将得到的密实粉体进行烧结，得到硅碳负极材料；

步骤(1)和步骤(2)中所述过筛的方式均为振动过筛，步骤(1)中，过筛筛网的目数为25～600目；步骤(2)中，所述过筛筛网的目数为25～350目；

所述石墨表面的氧含量≤0.3％；

步骤(4)中，所述烧结的具体工艺过程为：在惰性气体的环境下，以0.5～10℃/min的第一升温速率升温到300～500℃，保温1～5h，再以0.5～10℃/min的第二升温速率升温到800～1800℃，保温2～5h；

所述石墨的中值粒径D50为8～20μm；

所述纳米硅的中值粒径D50为10～120nm；

所述无定形碳前驱体的粒径为0.05～10μm；

所述无定形碳前驱体为葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、环糊精、高温沥青、低温沥青、酚醛树脂、环氧树脂、羧甲基纤维素或柠檬酸中的1种或2种以上的组合。

2.根据权利要求1所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述固相混合的方式为机械混合；

所述固相混合的时间为0.1h以上；

振动过筛的功率为30～500KW，振动过筛的频率为20～500次/min。

3.根据权利要求2所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述机械混合为VC混合、球磨混合或研磨混合，所述球磨混合的球磨速率为300～1500r/min。

4.根据权利要求1所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述振动成型的功率为20～1000KW，振动成型的频率为20～800次/min；

所述振动成型的时间为10min以上。

5.根据权利要求4所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述振动成型的时间为10～600min。

6.根据权利要求1所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气；

所述第一升温速率为2～6℃/min；

所述第二升温速率为1～8℃/min。

7.根据权利要求6所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述第一升温速率为2～3℃/min；

所述第二升温速率为2～3℃/min。

8.根据权利要求1所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨为人造石墨、天然石墨、膨胀石墨或中间相碳微球中的1种或2种以上的组合。

9.根据权利要求8所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨的中值粒径D50为8～10μm；

所述无定形碳前驱体的粒径为0.05～2μm。

10.根据权利要求1所述硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，纳米硅、石墨、无定形碳前驱体的重量比为10～30：15～75：5～20。

11.一种根据权利要求1-10任一项所述制备方法得到的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料为三层核壳结构，包括石墨内层，包覆在石墨内层外的纳米硅中间层以及包覆在纳米硅中间层外的无定形碳壳层；

所述无定形碳壳层的厚度为0.01～3μm。

12.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-10任一项所述制备方法制得的硅碳负极材料。