[发明专利]一种硅基负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、氧化亚硅在惰性气体保护下进行煅烧，得到煅烧物料；

S2、煅烧物料与金属Na混合均匀后，在CO₂气氛中进行还原反应，得到还原物料；

S3、还原物料经过酸洗除杂后，洗涤至中性，干燥后得到干燥物料；

S4、将干燥物料置于惰性气体中，通入裂解性气体进行化学气相沉积，得到碳包覆材料；

S5、将碳包覆材料分散在去离子水-醇体系中，加入表面活性剂、高导电率纳米金属和聚合物单体并混合均匀，随后加入引发剂进行自聚合反应，干燥后得到导电聚合物包覆材料；

S6、将导电聚合物包覆材料破碎成粉末状颗粒后，与石墨混合即得到硅基负极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述氧化亚硅的中值粒径为5μm~7μm；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的至少一种；所述煅烧是在回转炉中进行的，所述回转炉的转速为0.25r/min~1r/min；所述煅烧的温度为 800℃~1200℃，时间为0.5h~6h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述煅烧物料、金属Na与CO₂的摩尔比为2：（4~1）：1；所述还原反应的温度为200℃~800℃，时间为1h~12h，还原反应是在回转炉中进行的，回转炉转速为0.25r/min~1r/min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述酸洗所用的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种，酸的质量分数为10%~50%；酸洗时间为0.5h~3h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述惰性气体与裂解性气体的体积比为5:1~1:1，化学气相沉积的时间为0.5h~6h，化学气相沉积是在回转炉中进行的，所述回转炉的转速为0.25r/min~1r/min；所述裂解性气体为甲烷或其同系物、乙炔或其同系物、苯或其同系物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S5中，所述去离子水-醇体系为去离子水-甲醇、去离子水-乙醇、去离子水-丙醇、去离子水-异丙醇以及去离子水-甲醇的一种；所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；所述高导电率纳米金属为Ag、Au、Cu中的至少一种，所述高导电率纳米金属的中值粒径为10nm~200nm；所述聚合物单体为吡咯、多巴胺、丙烯腈或苯胺中的至少一种；所述引发剂为过氧化氢、氯化铁或过硫酸铵中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S6中，所述导电聚合物包覆材料破碎后的中值粒径为5μm~7μm，所述石墨占硅基负极材料的质量分数为0%~95%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤S6中，所述石墨为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球中的至少一种，所述石墨的中值粒径为10μm~20μm。

9.如权利要求1-8任一所述的制备方法制得的硅基负极材料。

10.如权利要求9所述的硅基负极材料在锂离子电池中的应用。