[发明专利]一种硅-碳-金属复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种制备硅-碳-金属复合负极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将金属盐、有机碳源、硅源、单质碳源与溶剂混合，并充分搅拌至完全溶解，得到第一前驱体；

使第一前驱体在一定温度下反应一段时间，干燥，得到第二前驱体；

使第二前驱体在高温下碳化，获得硅-碳-金属复合负极材料；

其中，金属盐、有机碳源、硅源、单质碳源及溶剂的摩尔质量比为1：0.3～2.0：1.8～12：0.1～3.5：130～1800。

2.根据权利要求1所述的制备硅-碳-金属复合负极材料的方法，其特征在于，所述金属盐包括硫酸铜、乙酸铜、氯化铜、五氧化二钒、三氯化钒、硫酸氧钒、乙酰丙酮氧钒、硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的制备硅-碳-金属复合负极材料的方法，其特征在于，所述有机碳源包括2-甲基咪唑、对苯二甲酸、均苯三甲酸和乌洛托品中的一种或几种；

所述单质碳源包括乙炔黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备硅-碳-金属复合负极材料的方法，其特征在于，所述硅源包括纳米硅和硅氧化合物中的一种或几种；

所述溶剂包括水、甲醇、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备硅-碳-金属复合负极材料的方法，其特征在于，所述充分搅拌包括超声搅拌，超声搅拌的时间为0.5～8h。

6.根据权利要求1所述的制备硅-碳-金属复合负极材料的方法，其特征在于，所述反应的温度为室温～240℃；所述反应的时间为6～72h；

所述干燥包括冷冻干燥或真空干燥；其中，

冷冻干燥的干燥温度为﹣120℃～﹣50℃，干燥时间为24～96h；

真空干燥的干燥温度为60～170℃，干燥时间为6～48h。

7.根据权利要求1所述的制备硅-碳-金属复合负极材料的方法，其特征在于，所述碳化的温度为200～1100℃，碳化的时间为1～12h；所述碳化过程中通入惰性气体保护，所述惰性气体包括氮气、氩气和氦气中的一种或几种。

8.一种硅-碳-金属复合负极材料，其特征在于，所述材料包括权利要求1至7任一项所述的制备硅-碳-金属复合负极材料的方法所制备出的复合负极材料。

9.根据权利要求8所述的硅-碳-金属复合负极材料，其特征在于，按质量百分比计，所述材料中金属含量为0.1～10％，硅含量为0.1％～99.7％，碳含量为0.1～99.7％，单质碳源含量为0.1～20％。

10.根据权利要求8所述的硅-碳-金属复合负极材料，其特征在于，所述硅-碳-金属复合材料的电化学性质包括：

首次放电比容量为1205～2006mAh/g；首次充电比容量为680～1156mAh/g；

首次库伦效率为47％～62％；循环100次后可逆比容量为670～1052mAh/g。