[发明专利]一种多元复合硅基负极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多元复合硅基负极的制备方法，其特征在于，包括：

将单质硅粉末、低熔点金属粉末、有机粘结剂、可选择性加入的导电剂与溶剂混合均匀形成浆料，将所述浆料涂覆在铜箔上，然后置于惰性气氛下进行煅烧以保证所述有机粘结剂碳化完全，再进行热压处理，得到所述多元复合硅基负极；

所述热压处理在高于所述低熔点金属熔点的10~100℃的温度下进行，热压压强为1.2~4.0 MPa，时间为5~30 min；

所述煅烧，温度为400~600 ℃，时间为10~40 min；

所述方法制备得到的多元复合硅基负极包括铜箔，还包括附着于所述铜箔表面的活性物质层；

所述活性物质层中包括单质硅、低熔点金属、Cu₃Si和碳；

所述碳包覆于单质硅、低熔点金属和Cu₃Si的表面并呈网络状分布于上述颗粒间；

所述低熔点金属选自锡、铟、镓、铋、锑、锗、锌、镁、铝、银中的一种或多种；

所述活性物质层中，按产物的总重量为100%计，包括：

单质硅 55~80%；

低熔点金属 3~8%；

Cu₃Si 10~36%；

碳 3~5%。

2.根据权利要求1所述的多元复合硅基负极的制备方法，其特征在于，所述活性物质层中还包括Cu与所述低熔点金属反应生成的合金。

3.根据权利要求1所述的多元复合硅基负极的制备方法，其特征在于：

所述单质硅粉末的尺寸为30 nm~15 μm，所述低熔点金属粉末的尺寸为30 nm~20 μm；

单质硅粉末与低熔点金属粉末的重量比为65~95：5~35；

单质硅粉末与低熔点金属粉末的总重量与有机粘结剂的重量之比为0.4~10：1；

所述有机粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯腈、明胶、阿拉伯胶中的一种或多种；

所述导电剂选自Super-P、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、碳纤维中的一种或多种；

有机粘结剂与导电剂的重量比为1~10：0~20。

4.根据权利要求1所述的多元复合硅基负极的制备方法，其特征在于：

所述溶剂选自有机溶剂和/或水；

所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、苯甲醚、甲苯、二甲苯、正庚烷、已腈、三氯甲烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的一种或多种；

所述溶剂中，有机粘结剂的浓度为1~5 wt%。

5.根据权利要求1所述的多元复合硅基负极的制备方法，其特征在于：

所述单质硅粉末的尺寸为30 nm~1.5 μm，所述低熔点金属粉末的尺寸为30 nm~1.5 μm；

低熔点金属选自锡、铟、镓、铋、锑、锗中的一种或多种；

所述热压处理，热压压强为1.2~3.8 MPa。

6.一种锂离子电池，其特征在于，包括根据权利要求1~5任一项权利要求所述的方法制备的多元复合硅基负极。