[发明专利]硅基负极材料和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅基负极材料，所述硅基负极材料包括硅基内核和设置在所述硅基内核上的壳层，其特征在于，所述硅基内核包括SiO_x和分散在所述SiO_x中的硅微晶，其中，0.9≤x≤1.3；且沿所述硅基内核表层到所述硅基内核中心的方向上，所述硅微晶的分布密度逐渐减小；沿所述硅基内核表层到所述硅基内核中心的方向上，所述硅微晶的尺寸逐渐减小；所述硅微晶通过Si(111)衍射峰及其半高峰宽，利用Scherrer公式计算硅微晶尺寸在1nm-20nm范围内；所述SiO_x的中位粒径D50为1μm-10μm，D10/D50≥0.3，D90/D50≤2；所述硅基内核中，所述硅微晶与所述SiO_x的质量比为(1-15):100；所述硅基负极材料的任意剖面中，所述硅微晶的总面积占所述硅基内核总面积的1%-20%；所述壳层包括碳层。

2.如权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述硅基内核表层所述硅微晶的分布密度D_out和由所述硅基内核表层起往硅基内核中心方向深度500nm处所述硅微晶的分布密度D_in的比值为0≤D_in/D_out＜1。

3.如权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述壳层还包括设置在所述碳层上的聚合物层，所述聚合物层包括聚合物；所述聚合物包括以[CH₂-CF₂]_n-为结构的有机聚合物、以（C₆H₇O₆Na)_n为结构的有机聚合物、以[C₆H₇O₂(OH)₂OCH₂COONa]_n为结构的有机聚合物、以[C₃H₃O₂M]_n为结构的有机聚合物、以(C₃H₃N)_n为结构的有机聚合物、带有酰胺键-NHCO-的有机聚合物和主链上含有酰亚胺环-CO-N-CO-的有机聚合物中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的硅基负极材料，其特征在于，所述聚合物层还包括导电剂；所述导电剂包括炭黑、石墨、中间相炭微球、碳纳米纤维、碳纳米管、C60和石墨烯中的一种或多种；所述聚合物层中所述导电剂和所述聚合物的质量比为(0.5-5)：1。

5.如权利要求3所述的硅基负极材料，其特征在于，所述聚合物层的质量占所述硅基负极材料总质量的1%-20%。

6.如权利要求1-5任一项所述的硅基负极材料，其特征在于，所述碳层的厚度为1nm-100nm；所述硅基负极材料的比表面积为1m²/g-10m²/g。

7.一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括：

将氧化亚硅在800℃-1200℃动态加热1h-6h后进行碳包覆形成碳层，得到硅基负极材料；所述氧化亚硅的粒径为1μm-10μm；所述硅基负极材料包括硅基内核和设置在所述硅基内核上的壳层，所述硅基内核包括SiO_x和分散在所述SiO_x中的硅微晶，其中，0.9≤x≤1.3；且沿所述硅基内核表层到所述硅基内核中心的方向上，所述硅微晶的分布密度逐渐减小；沿所述硅基内核表层到所述硅基内核中心的方向上，所述硅微晶的尺寸逐渐减小；所述硅微晶通过Si(111)衍射峰及其半高峰宽，利用Scherrer公式计算硅微晶尺寸在1nm-20nm范围内；所述SiO_x的中位粒径D50为1μm-10μm，D10/D50≥0.3，D90/D50≤2；所述硅基内核中，所述硅微晶与所述SiO_x的质量比为(1-15):100；所述硅基负极材料的任意剖面中，所述硅微晶的总面积占所述硅基内核总面积的1%-20%；所述壳层包括碳层。