[发明专利]一种多孔硅碳负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种多孔硅碳负极材料，其特征在于：包括多孔硅碳材料和石墨材料；所述多孔硅碳材料为核壳结构，包括内核和依次包覆于内核的中间层及最外层，所述内核为非晶态多孔硅氧材料SiO_x，其中，0＜x≤2，所述中间层为网状导电剂包覆层，所述最外层为无定形碳包覆层，所述多孔硅碳负极材料用于涂覆在微孔铜箔的表面形成硅碳负极极片。

2.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅氧材料SiO_x的孔隙率为20~80%。

3.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅氧材料SiO_x的中值粒径D₅₀为3~7μm。

4.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述导电剂包覆层的厚度为10~100nm。

5.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述导电剂包括导电剂A和导电剂B，所述导电剂A为碳纳米管、石墨烯中至少一种，所述导电剂B为导电炭黑。

6.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述无定形碳包覆层的厚度为0.5~2μm。

7.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述无定形碳为石油沥青、煤焦油沥青中的至少一种经碳化后形成。

8.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅碳材料和所述石墨材料的质量比为5~50%：50~95%。

9.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述多孔硅氧材料SiO_x、所述导电剂和所述无定形碳的质量比为20~50%：5~20%：30~75%。

10.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于：所述石墨材料为天然石墨、人造石墨、微晶石墨、中间相碳微球、软碳中的至少一种。

11.一种多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）、将硅氧化物SiO_x和活性金属粉末按物质的量比为（0.5~2）：1的比例混合，在球磨罐中球磨1~4h使其混合均匀，在惰性气氛下650~1000℃热处理4~24h，经破碎分级得到D₅₀为3~7μm的硅氧化物SiO_x和金属氧化物复合材料，其中，0＜x≤2；

步骤2）、采用盐酸对步骤1）制备的材料进行酸洗，除去金属氧化物，进一步水洗、干燥得到多孔SiO_x材料；

步骤3）、使用分散剂将导电剂A和导电剂B按质量比为（1~20）：1配制成均匀的导电剂溶液，其中，导电剂A为碳纳米管、石墨烯中的至少一种，导电剂B为导电炭黑；

步骤4）、将步骤2）制备的多孔SiO_x材料加入步骤3）制备的导电剂溶液中，多孔SiO_x材料与导电剂的摩尔比为10：（0.5~2），在500~1500r/min的搅拌速度下搅拌0.5~3h，使其混合均匀，真空干燥除去溶剂，得到表面包覆导电剂的多孔SiO_x颗粒；

步骤5）、将沥青和步骤4）制备的包覆导电剂的多孔SiO_x颗粒按质量比为（1~5）：1的比例混合，球磨融合1~3h，在惰性气氛下加热至260~270℃完成包覆，继续升温至500~600℃完成初步碳化，再升温至1000~1100℃高温碳化8~24h，得到三层核壳结构的多孔硅碳材料；

步骤6）、将步骤5）制备的多孔硅碳材料与石墨材料按质量比为5~50%：50~95%的比例混合，在球磨罐中球磨1~4h使其混合均匀，即得到多孔硅碳负极材料。