1.一種多孔硅復合負極材料,其特征在于,包括多孔硅基體、復合在所述多孔硅基體表面的第一導電材料層,以及復合在所述第一導電材料層表面的納米硅基材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔硅復合負極材料,其特征在于,還包括復合在所述納米硅基材料表面的第二導電材料外層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔硅復合負極材料,其特征在于,所述多孔硅基體為多孔硅顆粒;
所述納米硅基材料包括納米硅顆粒和納米導電材料的混合物、納米含氧硅顆粒和納米導電材料的混合物和納米硅顆粒中的一種或多種;
所述納米硅基材料與所述多孔硅基體的質(zhì)量比為(1~2):(3~12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔硅復合負極材料,其特征在于,所述第一導電材料包括導電碳材料、導電碳材料和合金材料的混合物或合金材料;
所述第一導電材料與所述多孔硅基體的質(zhì)量比為1:(3~12);
所述第二導電材料包括導電碳材料、導電碳材料和合金材料的混合物或合金材料;所述第二導電材料與所述多孔硅基體的質(zhì)量比為1:(3~12);
所述合金材料包括金屬元素合金和/或金屬元素與非金屬元素合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔硅復合負極材料,其特征在于,所述導電碳材料包括石墨烯、碳納米管、碳納米線、碳纖維、導電石墨、納米石墨、裂解碳和導電炭黑中的一種或多種。
6.一種多孔硅復合負極材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)采用第一導電材料前驅(qū)體對多孔硅基體進行包覆,然后在400~1600℃處理5~10小時,得到第一前驅(qū)體;
所述第一導電材料前驅(qū)體包括導電碳材料前驅(qū)體、導電碳材料前驅(qū)體和合金材料前驅(qū)體的混合物或合金材料前驅(qū)體;
所述包覆包括乳化包覆、液相包覆、氣相包覆或固相包覆;
(2)將第一前驅(qū)體與納米硅基原料進行復合,然后在400~1600℃處理5~10小時,得到多孔硅復合負極材料;
所述納米硅基原料包括硅源,或硅源和其他原料的混合物;所述其他原料包括納米導電材料和/或?qū)щ娞疾牧锨膀?qū)體;
所述復合包括乳化復合、液相復合、氣相復合或固相復合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,對所述多孔硅復合負極材料再次進行包覆處理;
所述包覆處理為:采用第二導電材料前驅(qū)體對多孔硅復合負極材料進行包覆,然后在400~1500℃處理5~10小時;
所述第二導電材料前驅(qū)體包括導電碳材料前驅(qū)體、導電碳材料前驅(qū)體和合金材料前驅(qū)體的混合物或合金材料前驅(qū)體;
所述包覆包括乳化包覆、液相包覆、氣相包覆或固相包覆;
所述多孔硅復合負極材料與第二導電前驅(qū)體的質(zhì)量比為(5~10):1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法,其特征在于,所述導電碳材料前驅(qū)體包括蔗糖、葡萄糖、酚醛樹脂和三聚氰胺甲醛、甲烷和乙烯中的一種或多種;
所述合金材料前驅(qū)體包括鐵鹽、鋁鹽、錫鹽、銅鹽、鈦鹽、三氧化二鋁、二氧化錫、二氧化鈦和氧化銅中的一種或多種;
所述硅源包括SiH4、Si2H6、Si3H8、SiCl4、SiHCl3、Si2Cl6、SiH2Cl2和SiH3Cl中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中包覆具體為:
將多孔硅與第一導電材料前驅(qū)體在溶劑中攪拌分散或溶解,然后噴霧干燥,得到包覆產(chǎn)物;
所述多孔硅與第一導電前驅(qū)體的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);所述溶劑為水、乙醇、甲醛和甲苯中的一種或多種;
或者為:
將多孔硅與第一導電材料前驅(qū)體混合球磨5~24h,得到包覆產(chǎn)物;所述多孔硅與第一導電前驅(qū)體的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);
或者為:
將多孔硅在500~1500℃下通入惰性氣體和第一導電材料前驅(qū)體,然后自然冷卻到室溫,得到包覆產(chǎn)物;所述多孔硅與第一導電前驅(qū)體的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);惰性氣體包括氮氣和/或氬氣;
或者為:
將多孔硅與第一導電材料前驅(qū)體混合球磨5~24h,然后在500~1500℃下通入惰性氣體和還原性氣體5~20h,自然冷卻至室溫,得到包覆產(chǎn)物;所述多孔硅與第一導電前驅(qū)體的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);所述惰性氣體包括氮氣和/或氬氣;所述還原性氣體包括氫氣和/或氨氣;
或者為:
將多孔硅和第一導電材料前驅(qū)體分散于含有乳化劑的溶劑中,在10~100℃下攪拌5~20h,然后離心得到包覆產(chǎn)物;所述多孔硅與第一導電前驅(qū)體的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);所述乳化劑包括聚乙二醇辛基苯基醚、司盤系列和吐溫系列乳化劑中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中復合具體為:
將第一前驅(qū)體與納米硅基原料在溶劑中攪拌分散,然后噴霧干燥,得到復合產(chǎn)物;所述第一前驅(qū)體與納米硅基原料的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);所述溶劑為水、乙醇、甲醛和甲苯中的一種或多種;
或者為:
將第一前驅(qū)體與納米硅基原料混合球磨5~24h,得到復合產(chǎn)物;所述第一前驅(qū)體與納米硅基原料的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);
或者為:
將第一前驅(qū)體在500~1500℃下通入惰性氣體和納米硅基原料,然后自然冷卻到室溫,得到復合產(chǎn)物;所述第一前驅(qū)體與納米硅基原料的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);所述惰性氣體包括氮氣和/或氬氣;
或者為:
將第一前驅(qū)體與納米硅基原料分散于含有乳化劑的溶劑中,在10~100℃下攪拌5~20h,然后離心得到復合產(chǎn)物;所述第一前驅(qū)體與納米硅基原料的質(zhì)量比為(1~2):(1~5);所述乳化劑包括聚乙二醇辛基苯基醚、司盤系列和吐溫系列乳化劑中的一種或多種。