[发明专利]一种硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳复合材料的制备方法，该硅碳复合材料包括基体材料、负载于所述基体材料表面上的纳米硅以及包覆于外层的包覆碳层，其中，所述包覆碳层包括无定型碳层和分散于所述无定型碳层中的导电剂，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将基体材料加入到纳米硅的乙醇混合物中，均匀分散，得到混合液；

（2）将混合液进行喷雾干燥，得到前驱体；

（3）将前驱体、碳源以及导电剂混合，然后在氮气保护下进行一次煅烧；

（4）将步骤（3）得到的一次煅烧材料粉碎，然后再与碳源以及导电剂混合，在氮气保护下进行二次煅烧，然后进行粉碎，并将粉碎后的粉碎物与石墨混合以制得所述硅碳复合材料；

其中，所述基体材料选自天然石墨、人造石墨和中间相碳微球中的至少一种；

所述碳源选自沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、柠檬酸、硬脂酸、葡萄糖、蔗糖、聚氯乙烯和聚乙二醇中的至少一种；

所述导电剂选自导电炭黑、碳纳米管和石墨烯中的至少一种；

在步骤（3）中，所述一次煅烧为两段恒温煅烧，煅烧温度分别为400-500℃、850-950℃，两段恒温煅烧过程中升温速度均为2-3℃/min，保温时间分别为4-6h、4-6h；在步骤（4）中，所述二次煅烧为两段恒温煅烧，煅烧温度分别为400-500℃、850-950℃，两段恒温煅烧过程中升温速度均为2-3℃/min，保温时间分别为4-6h、4-6h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电炭黑为科琴黑。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述纳米硅的粒度为20-500nm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述纳米硅的粒度为20-200nm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述纳米硅与所述基体材料的质量比为1：2-20。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述纳米硅与所述基体材料的质量比为1：2-10。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）所述的喷雾干燥过程中，喷雾进口温度为120-180℃；出口温度为70-100℃；雾化盘转速为10000-30000rpm；进料速度为5-50L/h。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述喷雾进口温度为120-150℃。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述喷雾出口温度为70-90℃。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述雾化盘转速为15000-25000rpm。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述进料速度为20-30L/h。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述前驱体、所述碳源和所述导电剂的质量比为10：(1-10)：(0.05-0.5)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述前驱体、所述碳源和所述导电剂的质量比为10：(3-5)：(0.1-0.2)。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，一次煅烧材料的粉碎物、碳源和导电剂的质量比为10：(0.2-2)：(0.001-0.1)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，一次煅烧材料的粉碎物、碳源和导电剂的质量比为10：(0.2-1)：(0.03-0.05)。