[发明专利]一种硅基负极材料及制备方法、负极、锂离子电池

权利要求书

1.一种硅基负极材料的制备方法，包括，

取氧化亚硅作为原料，

先对氧化亚硅原料进行表面改性处理，

再用表面改性处理后的氧化亚硅与少层石墨烯结合制备硅基容量单元，

然后将硅基容量单元和碳基材料混合制得硅基负极材料；

具体包括以下步骤：

S1，表面改性处理：取氧化亚硅原料，利用碳源A对氧化亚硅原料进行预包覆处理，和/或，利用掺杂源对氧化亚硅原料进行离子掺杂处理,以制得改性氧化亚硅；

S2，制备容量单元：将碳源B分散于有机溶剂B中，再依次加入少层石墨烯和所述改性氧化亚硅，并混合均匀，得到浆料，将所述浆料进行旋转蒸发或喷雾干燥、煅烧、气碎及过筛处理，以制得硅基容量单元，

其中，所述碳源B和所述有机溶剂B的重量比例为1:(50～200)，所述少层石墨烯、所述表面改性处理后的氧化亚硅、所述有机溶剂B的重量比例为：1:(5～8):(100～200)，所述煅烧的温度为850～1000℃，所述煅烧的时间为3.0～5.0h，少层石墨烯为载体，改性后的氧化亚硅附着在少层石墨烯表面，气碎是在0.005～0.1MPa低压条件下进行，过筛处理采用100～300目筛网，硅基容量单元的容量1000～1600mAh/g；

S3，碳基材料复合：将所述硅基容量单元和碳基类材料进行混合，使硅基容量单元能够均匀分散于碳基类材料当中，以制得硅基负极材料产品。

2.根据权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，

所述预包覆处理是指采用气相法和/或液相法在所述氧化亚硅原料的表面沉积纳米碳层，

所述纳米碳层为单一碳层或复合碳层，所述纳米碳层的厚度为5-40nm。

3.根据权利要求2所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述气相法沉积纳米碳层包括以下步骤：将所述氧化亚硅原料加热至沉积温度，再通入碳源A1，并保持沉积温度，在氧化亚硅原料的表面沉积形成纳米碳层，得到所述改性氧化亚硅；

所述碳源A1为甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丁烷中的一种或多种；

所述气相法的沉积温度为700-1050℃，所述气相法的沉积时间为0.5-3.0h。

4.根据权利要求2所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述液相法沉积纳米碳层包括以下步骤：将碳源A2分散于有机溶剂A1中，再加入所述氧化亚硅原料，并混合均匀，然后进行旋转蒸发或喷雾干燥，煅烧，在氧化亚硅原料的表面沉积形成纳米碳层，得到所述改性氧化亚硅；

所述碳源A2为石油沥青、煤沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、甲苯、苯酚、柠檬酸、蔗糖、葡萄糖中的一种或多种；

所述有机溶剂A1为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃中的一种或多种；

所述液相法沉积纳米碳层的煅烧的温度为850-1000℃，所述液相法沉积纳米碳层的煅烧的时间为1.0-1.5h。

5.根据权利要求1所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，

所述离子掺杂处理是指采用液相法或固相法，将掺杂源和所述氧化亚硅原料进行混合，再对混合物进行煅烧，在所述氧化亚硅原料的表面形成离子掺杂层,从而实现掺杂，

所述掺杂源为含硼、镁、氮、硫中任意元素的化合物；

所述离子掺杂处理中的煅烧的温度为900-1050℃，所述离子掺杂处理中的煅烧的时间为2.0-5.0h。

6.根据权利要求5所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述液相法进行离子掺杂包括以下步骤：将所述掺杂源溶解并分散于有机溶剂A2中，再加入所述氧化亚硅原料，并进行高速分散、旋转蒸发或喷雾干燥，然后进行煅烧，以实现掺杂，得到所述改性氧化亚硅。

7.根据权利要求6所述的硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂A2为无水乙醇、异丙醇、甲醇、四氢呋喃中的一种或多种。