[发明专利]一种硅碳复合材料制备方法、硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅碳复合材料制备方法，其特征在于：以纳米级或亚微米级硅粉颗粒为基底，将金属催化剂均匀附着在硅颗粒表面，利用金属催化剂的催化活性作用，在硅颗粒表面原位生长碳纳米管；

所述将金属催化剂均匀附着在硅颗粒表面的步骤为：

1)将金属催化剂、含多个羧基的有机物溶于醇类溶剂中，在40℃～60℃下搅拌均匀，加入粒径为5～100微米的硅粉，搅拌润湿，形成预分散液；

2)将预分散液加入到砂磨机，砂磨4～100h，使预分散液中的硅粉达到所需粒径。

2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料制备方法，其特征在于：所述含多个羧基的有机物为多元羧酸支化聚合物。

3.根据权利要求1或2所述的硅碳复合材料制备方法，其特征在于：所述预分散液中羧基官能团与金属元素的摩尔比为1:1～3:1。

4.根据权利要求1所述的硅碳复合材料制备方法，其特征在于：所述预分散液的固含量为1％～30％。

5.根据权利要求1所述的硅碳复合材料制备方法，其特征在于：所述预分散液中金属元素与硅颗粒的质量比为0.5:100～10:100。

6.根据权利要求1所述的硅碳复合材料制备方法，其特征在于：所述硅粉为氧化亚硅或单质硅，砂磨处理后得到的氧化亚硅的尺寸为0.5μm～1μm，单质硅的尺寸为5nm～200nm。

7.根据权利要求1至6中任一所述的硅碳复合材料制备方法，其特征在于：所述在硅颗粒表面原位生长碳纳米管的步骤包括：

1)将砂磨后的预分散液经喷雾干燥得到粉末A；

2)将粉末A置于300℃～600℃的惰性气体氛围中煅烧，使金属元素在硅颗粒表层形成合金，得到粉末B；

3)以粉末B为催化剂，催化碳源气体裂解，在硅颗粒表面生长碳纳米管，得到硅碳复合材料；优选所述裂解温度为600～1100℃，裂解时间为5～60min。

8.一种硅碳负极材料，其特征在于：包括由硅颗粒与钉扎在硅颗粒表面的碳纳米管形成的硅-碳纳米管粒子和包覆硅-碳纳米管粒子的空心碳膜，所述碳膜内包覆有多个硅-碳纳米管粒子，碳膜内钉扎在硅颗粒表面的碳纳米管另一端可穿过碳膜伸出到碳膜外。

9.一种硅碳负极材料制备方法，其特征在于：将采用权利要求1至7中任一制备方法得到的硅碳复合材料加入到碳源前驱体溶液中，混合均匀，喷雾干燥，经900℃～1200℃碳化，得到硅碳负极材料；

所述硅碳复合材料与碳源前驱体溶液的混合操作工艺为：控制碳源前驱体溶液的温度在20℃～40℃，将硅碳复合材料逐步均匀加入到持续搅拌的碳源前驱体溶液中，加料完成后继续搅拌1～4h；优选搅拌速度为30转/min～90转/min。