[发明专利]一种多孔硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔硅碳负极材料，包括核壳结构，其特征在于，内核为碳硅负极材料，且内核中分布有多孔空隙；

外壳包括两层结构，内层为导电材料层，外层为碳包覆层。

2.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于，所述内核中的多孔空隙的直径范围是50nm-5μm，且内核中的孔隙率范围是5-30％，多孔空隙的截面形状包括球形、类球形与长条状等不规则孔中的一种或多种；所述内核的尺寸为1-20um。

3.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于，所述导电材料层包含石墨片、石墨烯、碳纳米管等中的一种或几种的混合；所述导电材料层的厚度是10-100nm。

4.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度是50nm-200nm；

所述的多孔硅碳负极材料比表面积为1-3m²/g，振实密度为0.6-1.5g/cm³；

所述的多孔硅碳负极材料硅含量为10％～60％，碳含量为40％～90％。

5.根据权利要求1所述的多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将纳米硅原料与第一碳源进行球磨混合，热处理，得到第一前驱体；

步骤2，将第一前驱体与第二碳源进行混合，热处理，得到第二前驱体；

步骤3，将第二前驱体与第三碳源进行混合，热处理，得到多孔硅碳负极材料。

6.根据权利要求5所述的多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，质量比纳米硅原料：第一碳源：第二碳源＝10:10:5；第二前驱体与第三碳源的质量比为1：0.05-0.5。

7.根据权利要求5所述的多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述第一碳源选自分子量在2000以下的糖类，优选是蔗糖、葡萄糖、木糖、淀粉糖、麦芽糖或者果糖等中的一种或几种的混合；热处理参数：温度为600-1000℃，时间为1-12小时；球磨机转速500-800rpm，球磨时间1h以上；纳米硅中值粒径为20-150nm。

8.根据权利要求5所述的多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述第二碳源是石墨片、石墨烯、碳纳米管等中的一种或几种的混合；优选地，第二碳源是由石墨片和碳纳米管混合而成，质量比为1：0.3-4；热处理参数：温度为800-1400℃，热处理保温时间为1-10小时。

9.根据权利要求5所述的多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，所述第三碳源是聚丙烯腈、聚吡咯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、煤焦油沥青、石油沥青、纤维素、芳香烃或芳香族脂类中的至少一种；所述步骤1-3中任意一步的热处理中，需要在保护性气氛中，所述的保护性气氛选自氩气、氦气等。

10.一种锂离子电池，包括电池壳体、设置于电池壳体内的电芯以及填充所述电池壳体内的电解液；所述电芯包括依次设置的正极极片、隔膜和负极极片；所述负极极片包括负极集流体及位于负极集流体上的负极材料，所述负极材料包括如权利要求1中所述的硅碳复合材料。