[发明专利]一种氮掺杂硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂硅碳复合负极材料，其为核壳结构，其特征在于，内核中包含石墨片以及纳米硅，且石墨片的表面留有点阵状的氮掺杂碳材料，外壳为碳包覆层。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂硅碳复合负极材料，其特征在于，所述石墨片的厚度选择为5-500nm，优选为5-100nm；比表面积为10～270m²/g，优选为200-270m²/g。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂硅碳复合负极材料，其特征在于，所述内核中还包含有一维导电材料；

所述一维导电材料是一维碳纳米材料，一维碳纳米材料的管径为1-100nm，优选为5-20nm，长度为1-50μm，优选为5-20μm；

一维碳纳米材料可选择为碳纳米纤维、单壁碳纳米管及多壁碳纳米管的一种或者至少两种组合。

所述的一维碳纳米材料中掺杂有氮元素。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂硅碳复合负极材料，其特征在于，纳米硅中值粒径为10-500nmm，优选50-100nm；

碳包覆层厚度为5-500nm，优选为10-100nm；

所述的碳包覆层中的碳材料为无定形结构。

5.权利要求1所述的氮掺杂硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对石墨片进行氧化处理；

步骤2，将步骤1中得到的石墨片置于含有苯胺的溶液中，进行聚合反应，在表面生长出点阵状的聚苯胺，并进行煅烧处理；

步骤3，将步骤2中得到的石墨片、纳米硅、分散剂在有机溶剂中混合均匀，然后进行干燥处理，得到第一前驱体；

步骤4，将步骤3中得到的第一前驱体进行机械融合，随后进行碳源包覆，得到第二前驱体，煅烧后，得到氮掺杂硅碳复合负极材料。

6.根据权利要求5所述的氮掺杂硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，氧化处理是将石墨片浸泡于强氧化剂溶液中进行反应；

浸泡时间为2h-24h，优选8-12h，更优选为9-10h；

强氧化剂的种类可以选择为硝酸、过氧化氢溶液、过硫酸钾溶液、硫酸和氯化铁溶液中的一种或者至少2种组合；

氧化后将石墨片进行干燥处理，干燥方式为离心、抽滤、冷冻干燥、真空鼓风干燥及喷雾干燥中的一种或者两种进行干燥。

7.根据权利要求5所述的氮掺杂硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，含有苯胺的溶液为含有苯胺、过硫酸铵以及质子酸的溶液；

苯胺的浓度为1-10mmol，优选为3-7mmol，更优选4-6mmol；优选地，过硫酸铵的浓度为0.2-1mmol，优选为0.5-0.8mmol；优选地，质子酸溶液可以选择为盐酸溶液、硫酸溶液、对氨基苯磺酸溶液、十二烷基苯磺酸溶液、磺基水杨酸溶液以及樟脑磺酸溶液中的一种或者至少两种组合；优选地，质子酸溶液的浓度为0.2-5mmol，优选为0.5-0.8mmol；

步骤2中，聚合温度为0--20℃，优选为-3～-15℃，更优选为-5～-10℃；聚合时间6-48h，优选为8-36h,更优选为12-24h；

步骤2中，煅烧为两次煅烧，第一次煅烧的温度为0-500℃，优选为200-400℃，更优选为250-350℃；煅烧时间为0-6h，优选为0.5-4h，更优选为1-2h；升温速率为1℃/min；第二次煅烧的温度为700-1200℃，优选为800-1100℃，更优选为900-1000℃；煅烧时间为2-12h，优选为2-8h，更优选为3-7h；升温速率为5℃/min；煅烧的保护气体为氮气、氩气、氦气、氖气、氪气和氙气中的1种或至少2种的组合。