[发明专利]一种硅基复合材料及其制备方法、负极材料和锂电池

权利要求书

1.一种硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤(1)在碳材料的表面均匀气相沉积硅基材料；

步骤(2)对步骤(1)所得材料进行碳包覆；

步骤(3)对步骤(2)所得材料进行物理除磁处理,得到所述硅基复合材料；

其中，所述硅基材料由硅和二氧化硅，和/或氧化亚硅，以及选自B、Al、Na、Mg、Ca、Ba、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Ge、Sn中的一种或几种的复合元素或其氧化物复合形成；

所述硅基材料的微观结构为1-50nm的硅微晶或者硅基合金微晶弥散分布于金属氧化物和/或复合氧化物母相之中；

其中,所述步骤(1)在碳材料的表面均匀气相沉积硅基材料具体为：在真空条件下，将硅和二氧化硅，和/或氧化亚硅，以及任选的选自B、Al、Na、Mg、Ca、Ba、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Ge、Sn中的一种或几种的复合元素或其氧化物混合均匀后，加热至1000-2000摄氏度，沉积在温度为200-700摄氏度的碳材料上；

所述步骤(2)对步骤(1)所得材料进行碳包覆具体为：在气相沉积过程中，通入气体碳源中的一种或多种，在700-1100摄氏度下碳化；或者，在气相沉积后，将得到的材料与液体或者固体碳源，通过固相或者液相均匀混合后，在700-1100摄氏度下进行热处理。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)得到的材料的比表面积为2-20m²/g，平均粒径为2-40μm，形状为球形、椭球形、鹅卵石形和/或无规则的多边形；

所述硅基复合材料中，碳材料的质量分数为10％-90％，硅基材料的质量分数为1％-80％，碳包覆层的质量分数为5％-30％；

所述硅基材料中,硅元素的质量分数为40％-80％，氧元素的质量分数为10％-60％；复合元素的质量分数为0％-40％；

所述硅基复合材料作为锂离子电池负极材料时，其充电比容量为400-1500mAh/g。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为1000-1600摄氏度。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)得到在碳材料上沉积有20-2000nm的氧化亚硅或改性氧化亚硅的颗粒或薄膜的材料；

所述气体碳源为甲苯、甲烷和乙炔中的一种或多种；

所述液体或者固体碳源为糖、沥青或聚合物前躯体。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述糖为葡萄糖，所述沥青为石油沥青或中间相沥青，所述聚合物前躯体为酚醛树脂或聚丙烯腈。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括:软碳、硬碳、中间相碳微球、石墨化中间相碳微球、天然石墨、改性天然石墨、人造石墨和多孔石墨中的一种或几种的组合；所述碳材料的平均粒径为1-40微米。

7.一种权利要求1至6任一所述的制备方法制备得到的硅基复合材料。

8.一种锂离子电池负极材料，其特征在于,所述锂离子电池负极材料包括权利要求1至6任一项所述的制备方法制备得到的硅基复合材料，或者包括权利要求7所述的硅基复合材料；

其中，所述硅基复合材料在所述锂离子电池负极材料中的质量百分比大于2％。

9.一种锂电池，包括权利要求1至6中任一项所述的制备方法制备的硅基复合材料，或者包括权利要求7所述的硅基复合材料，或者包括权利要求8所述的锂离子电池负极材料。