[发明专利]SiOx-C复合纤维毡负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种SiOx-C复合纤维毡负极材料，其特征在于，包括：

SiOx-C复合纤维丝，所述SiOx-C复合纤维丝包括碳纤维和负载在所述碳纤维内部或表面的氧化亚硅纳米颗粒；

碳包覆层，所述碳包覆层包覆在所述SiOx-C复合纤维丝的至少部分表面；

SEI膜层，所述SEI膜层包覆在所述碳包覆层的至少部分表面。

2.根据权利要求1所述的SiOx-C复合纤维毡负极材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度为2nm～100nm；

任选地，所述SEI膜层的厚度为1nm～200nm。

3.根据权利要求1所述的SiOx-C复合纤维毡负极材料，其特征在于，所述SiOx-C复合纤维丝中氧化亚硅纳米颗粒的质量分数为5～40％；

任选地，所述碳纤维的直径为300～3000nm；

任选地，所述氧化亚硅的粒径范围为30～400nm；

任选地，所述SiOx-C复合纤维毡负极材料的厚度范围为100～1000μm。

4.一种制备权利要求1-3任一项所述的SiOx-C复合纤维毡负极材料的方法，其特征在于，包括：

(1)将碳源前驱体溶液与氧化亚硅纳米颗粒混合，以便得到纺丝溶液；

(2)对所述纺丝溶液进行静电纺丝，以便得到SiOx-聚合物复合纤维丝；

(3)对所述SiOx-聚合物复合纤维丝进行预氧化-碳化，以便得到SiOx-C复合纤维丝；

(4)在所述SiOx-C复合纤维丝的至少部分表面引入碳包覆层，以便得到碳包覆SiOx-C复合纤维丝；

(5)通过电化学法在所述碳包覆SiOx-C复合纤维丝的至少部分表面引入SEI膜，以便得到SiOx-C复合纤维毡负极材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碳源前驱体溶液中包含的碳源前驱体选自聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、纤维素、木质素、聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛、聚己内酯、聚乙二醇、聚苯乙烯中的一种或多种；

任选地，在步骤(3)中，所述预氧化的过程为将温度升高到230～310摄氏度，温度保持时间为0.5～5h，升温速率为0.5～5摄氏度/分钟；

任选地，所述碳化的过程在惰性气体氛围中进行，碳化温度的升温速率为1～12摄氏度/分钟，碳化温度为750～1500摄氏度，温度保持时间为0.5～5h；

任选地，所述惰性气体为N₂、Ar、He中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，采用电化学法对所述碳包覆SiOx-C复合纤维丝预嵌锂，从而在碳包覆SiOx-C复合纤维丝表面形成SEI膜；

任选地，在步骤(4)中，采用气相沉积法对SiOx-C复合纤维丝进行碳包覆；

任选地，所述SEI膜层的组分选自LiF、Li₂CO₃、(CH₂OCO₂Li)₂、LiCH₂CH₂OCO₂Li、CH₃OCO₂Li、LiOH中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述SEI膜的合成装置为电解池，包括阴极板、SiOx-C复合纤维丝阳极、隔膜、电解液、外电源，所述隔膜设置在所述阴极板和所述SiOx-C复合纤维丝阳极之间，所述外电源连接所述阴极板和所述SiOx-C复合纤维丝阳极，所述电解液装在所述电解池中，所述阴极板为锂金属或者锂的合金；

任选地，所述电解池还包括气袋，所述气袋设置在所述电解池的上方。

8.一种负极片，其特征在于，所述负极片采用权利要求1-3任一项所述的SiOx-C复合纤维毡负极材料制得或采用权利要求4-7任一项所述的方法制备得到的SiOx-C复合纤维毡负极材料制得。