[發明專利]一種雙層包覆的納米硅負極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710789887.0
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107492651A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 金周;俞海龍;黃學杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/134;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司11280
• 代理人: 郭廣迅,趙巖

1.一種雙層包覆的納米硅負極材料，其包括：硅基納米顆粒、包覆在所述硅基納米顆粒表面的銅層和包覆在所述銅層表面的導電保護層。

2.根據權利要求1所述的納米硅負極材料，其中，所述硅基納米顆粒的粒徑為5～500nm，優選為20～200nm，優選地，所述銅層的厚度為0.5～100nm，優選為1～50nm，所述導電保護層的厚度為1～200nm，優選為5～50nm。

3.根據權利要求1所述的納米硅負極材料，其中，所述硅基納米顆粒為硅納米顆粒、硅碳納米顆粒或硅合金納米顆粒；優選地，在所述硅碳納米顆粒和所述硅合金納米顆粒中，硅的重量百分比含量可以為2％～70％；優選地，所述硅合金選自硅鋁合金、硅錫合金、硅銀合金和硅鎂合金中的一種或多種；優選地，所述的銅層為納米銅微粒或具有納米厚度的銅包覆層。

4.根據權利要求3所述的納米硅負極材料，其中，所述銅微粒的粒徑為0.5～100nm，優選地為1～50nm；所述銅包覆層的厚度可以為0.5～100nm，優選為1～50nm。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的納米硅負極材料，其中，所述銅層的質量占所述納米硅負極材料的0.5～60wt％，優選為10～40wt％；所述導電保護層的質量占所述納米硅負極材料的0.1～20wt％，優選為1～10wt％。

6.權利要求1至5中任一項所述納米硅負極材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將硅基納米顆粒加入溶劑中，再加入分散劑得到懸濁液，然后對該懸濁液進行超聲分散處理；

(2)在超聲分散后的懸濁液中加入鍍銅劑，再滴加還原劑進行化學鍍銅，最后過濾、洗滌、真空烘干后獲得納米銅包覆的硅基納米復合材料；

(3)在納米銅包覆的硅基納米復合材料的表面包覆導電保護層。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其中，該方法還包括：(4)對步驟(3)制得的復合材料進行熱處理以固化。

8.根據權利要求6或7所述的制備方法，其中，步驟(1)中的所述溶劑為水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇和乙二醇中的一種或多種，優選為水和/或乙醇；所述分散劑為甲醇，乙醇，乙二醇，丙醇和異丙醇中的一種或多種，優選為甲醇和/或乙醇；優選地，在所述納米硅懸濁液中，所述納米硅的濃度為0.1～10g·L^-1，更優選為0.5～5g·L^-1。

9.根據權利要求6至8中任一項所述的制備方法，其中，步驟(2)中所述的鍍銅劑組成如下：可溶性銅鹽：1～20g·L^-1，優選為1～10g·L^-1；酒石酸鉀鈉：5～100g·L^-1，優選為10～30g·L^-1；乙二胺四乙酸或氨水：5～100g·L^-1，優選為10～30g·L^-1；2,2-聯吡啶：1～50mg·L^-1，優選為5～15mg·L^-1，優選地，所述可溶性銅鹽包括六氟磷酸四乙腈銅(C₈H₁₂CuF₆N₄P)、CuCl₂、CuCl、CuC₂O₄、Cu(CH₃COO)₂、CuSO₄和Cu(NO₃)₂中的一種或多種；所述還原劑為硼氫化鈉、次亞磷酸鈉、硼烷或甲醛，優選為硼氫化鈉，所述還原劑的濃度為1～20g·L^-1，優選為2～5g·L^-1。

10.根據權利要求6至9中任一項所述的制備方法，其中，步驟(3)中所述導電保護層為碳、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔中的一種或多種；優選地，包覆導電保護層的方法包括水熱包覆、有機物包覆和CVD包覆，優選為CVD包覆；優選地，CVD包覆采用C₂H₂氣體進行包碳，包覆的條件包括：C₂H₂:1～300sccm，優選為50～150sccm；溫度：300～450℃，優選為350～400℃；時間：5min～10h，優選地為1～4h。