[发明专利]硅碳复合材料、电极、锂离子电池及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅碳复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将原料均质，得到浆料；其中，所述原料包括以下重量份的组分：硅100份、碳纳米管0.005～1份、补锂添加剂0.1～10份、树脂10～200份和溶剂；所述均质包含砂磨或球磨；

S2、将所述浆料蒸干，得前驱体A；

S3、将所述前驱体A进行热处理，使所述前驱体A中的树脂固化和/或预炭化，粉碎后得前驱体B，所述前驱体B的粒径为4～15μm；

S4、将所述前驱体B与包覆剂混合进行包覆，得前驱体C；所述包覆剂的用量，按照其残炭量计算，为所述前驱体B的2％～20％，所述百分比为质量百分比；

S5、将所述前驱体C进行热处理，使前驱体C炭化，即得。

2.如权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，

步骤S1中，所述硅的粒径为0.01～10μm，较佳地为0.1～5μm，更佳地为0.1～0.15μm；所述硅的纯度为99.99％以上；所述硅中磁性异物的含量不高于0.1％；

和/或，步骤S1中，所述碳纳米管的用量为0.01～0.5份，较佳地为0.03份；所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管；较佳地，所述单壁碳纳米管的直径为0.1～10nm，长度为0.1～10μm；所述多壁碳纳米管的直径为8～100nm，长度为0.5～30μm；更佳地，所述单壁碳纳米管的直径为1～2nm，长度为5μm；

和/或，步骤S1中，所述补锂添加剂的用量为3～5份；所述补锂添加剂为碳酸锂、碳酸氢锂、乙酸锂、草酸锂、氢氧化锂、氧化锂、碳酸镁、氢氧化镁、镁粉和铝中的一种或多种，较佳地为碳酸锂；

和/或，步骤S1中，所述树脂的用量为20～100份；所述树脂的残炭量较佳地不低于5％；所述树脂优选包括酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇中的一种或多种；所述酚醛树脂较佳地为线型酚醛树脂，所述线型酚醛树脂的软化点较佳地为90～110℃；所述聚乙烯醇较佳地为PVA1788；所述聚乙烯吡咯烷酮较佳地为PVP K30；所述树脂优选包括酚醛树脂，当所述树脂包括酚醛树脂，所述酚醛树脂的用量较佳地为100份；所述树脂优选包括酚醛树脂，且包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇中的一种或多种；所述树脂优选包括酚醛树脂、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮，其中，所述酚醛树脂、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比较佳地为100:8:5；

和/或，步骤S1中，当所述树脂包括线型酚醛树脂时，所述原料还包括固化剂，所述固化剂较佳地为脂肪族胺类固化剂，更佳地为六亚甲基四胺；所述固化剂的用量较佳地为线型酚醛树脂的6％～15％，更佳地为9％；

和/或，步骤S1中，所述溶剂为水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种，较佳地为N-甲基吡咯烷酮或N-甲基吡咯烷酮-乙醇混合溶剂；所述N-甲基吡咯烷酮-乙醇混合溶剂的配比较佳地为10:90；所述溶剂的用量较佳地使所述浆料中的固含量为不高于20wt％；或者，所述溶剂的用量较佳地使所述浆料的粘度不超过50mPa·s；

和/或，步骤S1中，所述原料还包括石墨和/或石墨烯；以所述硅为100份，所述石墨烯的用量为0.005～1份；所述石墨的用量为0.1～100份，较佳地为10～50份。

3.如权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，

步骤S1中，所述原料包括以下重量份的组分：硅100份、碳纳米管0.03份、补锂添加剂5份、石墨50份、线型酚醛树脂100份、PVA 10份、PVP 5份、六亚甲基四胺9份和溶剂900份；

步骤S1中，所述原料包括以下重量份的组分：硅100份、碳纳米管0.1份、补锂添加剂3份、石墨50份、线型酚醛树脂100份、PVA 8份、PVP 5份、六亚甲基四胺9份和溶剂900份；

步骤S1中，所述原料包括以下重量份的组分：硅100份、碳纳米管0.03份、补锂添加剂5份、石墨50份、线型酚醛树脂100份、PVA 8份、PVP 5份、六亚甲基四胺9份和溶剂900份；

步骤S1中，所述原料包括以下重量份的组分：硅100份、碳纳米管0.03份、补锂添加剂3份、石墨烯1份、线型酚醛树脂200份、PVA 8份、PVP 5份、六亚甲基四胺18份和溶剂900份。