[发明专利]纳米级锂硅合金材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种纳米级锂硅合金材料，其特征在于，所述纳米级锂硅合金材料的组成包括：Li、Si以及掺杂元素；其中，Li和Si的摩尔比为1/100~5/1;所述纳米级锂硅合金材料中Li和Si的摩尔总含量大于等于90%;所述掺杂元素为B，P，Cu中的一种或多种；所述纳米级锂硅合金材料在任意一个维度上的尺寸为1nm至500nm；

所述纳米级锂硅合金材料由以下方法制备而成：

室温下，在惰性气氛中，将浓度为0.01mol/L~5mol/L的多环芳香族化合物溶解于第一有机溶剂中形成前驱溶液；所述多环芳香族化合物具体为萘、联苯中的一种或多种; 所述第一有机溶剂具体为二甲醚，二乙醚中的一种或多种;

在所述前驱溶液中加入金属锂；

静置1~24小时，所述金属锂溶解于前驱溶液中，形成黑色或墨绿色或浅黄色的锂化溶液；其中，所述锂化溶液中锂含量为0.001g/L~100g/L;

在所述锂化溶液中加入纳米硅材料或掺杂的纳米硅材料，并持续搅拌5~100小时，生成锂硅合金悬浮液；在所述持续搅拌的同时，对加入纳米硅材料或掺杂的纳米硅材料的锂化溶液进行加热，所述加热温度为50℃~100℃;经过真空干燥，制备得到初级纳米级锂硅合金粉料；

将初级纳米级锂硅合金粉料经过第二有机溶剂清洗过滤、真空干燥，制备得到纳米级锂硅合金材料。

2.根据权利要求1所述的纳米级锂硅合金材料，其特征在于，所述纳米级锂硅合金材料为粉末，具体形貌为球形、椭球形、线形、菱形、锥形、棒状以及无规则的任意多边形中的一种或多种。

3.一种如上述权利要求1或2所述的纳米级锂硅合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

室温下，在惰性气氛中，将浓度为0.01mol/L~5mol/L的多环芳香族化合物溶解于第一有机溶剂中形成前驱溶液；

在所述前驱溶液中加入金属锂；

静置1~24小时，所述金属锂溶解于前驱溶液中，形成黑色或墨绿色或浅黄色的锂化溶液；其中，所述锂化溶液中锂含量为0.001g/L~100g/L;

在所述锂化溶液中加入纳米硅材料或掺杂的纳米硅材料，并持续搅拌5~100小时，生成锂硅合金悬浮液；

经过真空干燥，制备得到初级纳米级锂硅合金粉料；

将初级纳米级锂硅合金粉料经过第二有机溶剂清洗过滤、真空干燥，制备得到纳米级锂硅合金材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述纳米硅材料具体为：直径为1nm~1000nm的硅纳米颗粒、硅纳米管以及硅纳米片中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纳米硅材料的直径为20nm~200nm。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述持续搅拌的时间为10~48小时。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属锂具体为锂粉、锂片、锂棒、锂带、锂箔中的一种或多种。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二有机溶剂具体为N-甲基吡咯烷酮、苯、甲苯和二甲苯中的任意一种。

9.一种如上述权利要求1或2所述的纳米级锂硅合金材料的用途，其特征在于，所述纳米级锂硅合金材料用于热电池、锂离子电池、锂离子电容器、锂空电池、锂硫电池以及全固态电池的负极材料。