本發(fā)明屬于鋰離子電池負極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種首次庫侖效率高、循環(huán)性能好、壓實密度高、電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的硅基復合負極材料的制備方法，以及使用該負極材料的鋰離子電池。

背景技術(shù)：

鋰離子電池以其比能量大、工作電壓高、循環(huán)使用壽命長、體積小、重量輕、綠色環(huán)保等優(yōu)勢廣泛應用于各種便攜式電子設(shè)備和電動汽車中。目前商業(yè)化的鋰離子電池負極材料負極材料主要為石墨，包括天然石墨、人造石墨等，但其理論比容量僅為372mAh/g，已難以滿足鋰離子電池應用領(lǐng)域?qū)Ω吣芰棵芏入娫吹男枨?。因此，開發(fā)新型高比容量的鋰離子電池負極材料已成為迫切的課題。

在非碳負極材料中，硅基材料由于具有最高的理論嵌鋰容量4200mAh/g，遠高于其它所有負極材料的理論嵌鋰容量，且硅的儲量豐富(地殼元素含量中排第二位)，是非常具有潛力成為下一代鋰離子電池的負極材料，因此成為研究的熱點。然而，硅基材料在高程度脫嵌鋰的條件下，存在著高達300％以上的體積效應，由此產(chǎn)生的機械作用力會造成硅顆粒的破碎、粉化，使硅顆粒與集流體的電接觸喪失，造成硅負極材料容量的急劇衰減，表現(xiàn)為極差的循環(huán)穩(wěn)定性。另外，硅是一種半導體材料，其本征電導率僅為6.7×10-4S/cm。

針對上述問題，目前提出的改性方法中比較有效的是制備硅碳復合材料來緩解電池充放電過程中的體積膨脹，此方法已經(jīng)廣泛應用于鋰離子電池負極材料的改性研究中。CN103531760公開的蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)多孔硅碳復合微球制備方法，其制備工序過于復雜，中空內(nèi)徑控制過于困難，雖然能供硅的一定膨脹空間，但振實密度不高，導電性較差，且需采用氫氟酸刻蝕，對環(huán)境污染嚴重；CN103000901公開的采用PVC包覆硅粉制備的無定形碳包覆硅顆粒的制備方法，雖然能在一定程度遏制住體積效應，但導電性較差，且PVC包覆層較脆，易被破壞，不利于長期循環(huán)。因此，開發(fā)一種高導電性、高容量、首次庫侖效率高、循環(huán)穩(wěn)定性好的制備工藝，仍是目前硅基材料領(lǐng)域要解決的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種硅碳負極材料的制備方法及鋰離子電池，本發(fā)明制備的硅碳負極材料具有首次庫侖效率高、循環(huán)性能好、壓實密度高、電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點，且該復合負極材料的制備過程環(huán)境友好無污染。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種硅碳復合負極材料的制備方法，將納米硅、石墨微粉置于球磨機中，在有機溶劑的環(huán)境中球磨均勻分散，真空干燥后與瀝青置于錐形混合機中進行粗混，再將粗混后的混合粉末置于機械融合機內(nèi)進行機械融合，最后在惰性氣體的保護下進行熱處理，冷卻后得到硅碳復合負極材料。在本技術(shù)方案中，對納米硅進行瀝青軟化包覆，可避免硅顆粒與電解液直接接觸，減緩容量衰減速度，同時縮短了鋰離子的擴散路徑，保證了電極材料的電子傳導不會喪失，即提高首次充放效率，充放電容量和循環(huán)性能；包覆前，先利用石墨微粉將納米硅分散，避免在與瀝青包覆時，納米硅聚集導致局部容量過剩，使得納米硅分散均勻。

采用機械融合可以改善顆粒表面狀態(tài)，減少顆粒表面活性點，提高循環(huán)性能，以及改善材料與電解液的相容性，減輕了充放電過程中體積膨脹的現(xiàn)象。

作為優(yōu)選，所述硅碳復合負極材料中原料的質(zhì)量分數(shù)分別為：納米硅10-40％，石墨微粉30-80％，瀝青10-30％。

作為優(yōu)選，納米硅的中值粒徑為50-200nm；石墨微粉為鱗片狀石墨、球形石墨或人造石墨中的一種；所述石墨微粉的中值粒徑為5-15μm；所述有機溶劑為乙醇、丙酮、乙腈、四氫呋喃、三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺中的一種；瀝青為低溫煤瀝青、中溫煤瀝青、高溫煤瀝青、渣油瀝青、焦油瀝青、天然瀝青、石墨瀝青或頁巖瀝青中的一種；所述瀝青的中值粒徑為1-20μm。

作為優(yōu)選，球磨時間為3-10h，機械融合機的轉(zhuǎn)速為500-1000r/min，機械融合時間15-60min。

作為優(yōu)選，熱處理為以0.5-5℃/min的升溫速率升至500℃，保溫1-200min，再以0.5-10℃/min的升溫速率升至900-1200℃，保溫10-240min，最后自然或程序降溫至室溫。

作為優(yōu)選，納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其8-12倍質(zhì)量的濃度為8-12wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至110-130℃，保溫疏解6-8h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其8-12倍質(zhì)量的濃度為70-80wt％的乙醇溶液中，加熱至80-90℃后保溫3-5h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為14-16°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為18-22°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其18-22倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.4-0.6倍的海藻提取液，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為2-4wt％的氯化鈣溶液，在40-50℃下交聯(lián)1-2h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍1-2天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅。

在本技術(shù)方案中，對納米硅進行改性，以使得后續(xù)與石墨微粉球磨時分散更均勻，可以提高碳硅復合負極材料與電解液的相容性。

作為優(yōu)選，海藻提取液的固含量為25-35wt％。

作為優(yōu)選，機械融合機為臥式融合機或立式融合機；惰性氣體包括氮氣、氬氣、氖氣、氦氣或疝氣中的一種。

一種鋰離子電池，負極材料為上述制備的硅碳復合負極材料。

作為優(yōu)選，硅碳負極材料、導電劑和粘結(jié)劑按質(zhì)量百分比80-94：3-10：5-10溶解在溶劑中混合，涂覆于銅箔集流體上，真空干燥制得負極；導電劑為Super P-Li、乙炔黑、碳納米管、石墨烯、納米碳纖維、富勒烯的至少一種；粘結(jié)劑為聚酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠或海藻酸鈉中的一種；溶劑為去離子水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮或甲基乙基酮中的一種。

本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明對納米硅進行瀝青軟化包覆，可避免硅顆粒與電解液直接接觸，減緩容量衰減速度，同時縮短了鋰離子的擴散路徑，保證了電極材料的電子傳導不會喪失，即提高首次充放效率，充放電容量和循環(huán)性能；包覆前，先利用石墨微粉將納米硅分散，避免在與瀝青包覆時，納米硅聚集導致局部容量過剩，使得納米硅分散均勻；

2)采用機械融合可以改善顆粒表面狀態(tài)，減少顆粒表面活性點，提高循環(huán)性能，以及改善材料與電解液的相容性，減輕了充放電過程中體積膨脹的現(xiàn)象。

3)本發(fā)明生產(chǎn)效率高，節(jié)省成本，制備過程安全，制備過程環(huán)境友好無污染，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的硅碳負極材料的XRD圖。

圖2為本發(fā)明實施例4制備的硅碳負極材料的首次電壓容量圖。

圖3位本發(fā)明實施例8制備的硅碳負極材料的循環(huán)性能曲線。

具體實施方式

下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。應當理解，本發(fā)明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護范圍。

在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

納米硅的中值粒徑為50-200nm；石墨微粉的中值粒徑為5-15μm；瀝青的中值粒徑為1-20μm；

實施例1：

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A：將120g球形石墨超聲分散于100ml無水乙醇中，然后將納米硅40g加入石墨分散液中，采用行星式球磨機球磨7h，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，然后放置真空干燥箱中80℃真空干燥3h；

納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其10倍質(zhì)量的濃度為10wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至120℃，保溫疏解7h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其10倍質(zhì)量的濃度為75wt％的乙醇溶液中，加熱至85℃后保溫4h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為15°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為20°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其20倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.5倍的海藻提取液，海藻提取液的固含量為30wt％，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為3wt％的氯化鈣溶液，在45℃下交聯(lián)1.5h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍2天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅；

B：將60g中溫煤瀝青與上述A中制備的硅/石墨復合物于錐形混合機中進行混合，混合時間為30min；然后將上述混合物置于臥式機械融合機內(nèi)進行機械融合，機械融合機的轉(zhuǎn)速為800r/min，融合時間為25min；最后將融合后的混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中高溫炭化處理，溫度程序為：室溫下以2℃/min的速率升溫至500℃，保溫30min，然后以5℃/min的速率升溫至1000℃，保溫180min，最后自然冷卻至室溫，粉碎過篩即可得到硅碳復合材料。

為了檢驗本發(fā)明鋰離子電池硅碳復合負極材料的性能，組裝成半電池對其進行性能測試。將所得的鋰離子電池硅碳復合負極材料分別與導電劑super P-Li、粘結(jié)劑CMC和SBR按照質(zhì)量比80:10:10球磨混合，用去離子水調(diào)節(jié)混合物的粘度制成漿料，均勻涂覆在銅箔上，80℃真空干燥8h，制得實驗電池用極片。再以鋰片作為對電極在手套箱中組裝成CR2032型扣式電池，首個循環(huán)采用0.05C倍率下進行活化，之后采用0.2C倍率充放電電壓范圍為0.01-1.5V進行循環(huán)性能測試，測試結(jié)果見圖1與表1。

實施例2：

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A：將120g球形石墨超聲分散于100ml無水乙醇中，然后將硅粉15g加入石墨分散液中，采用行星式球磨機球磨7h，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，然后放置真空干燥箱中80℃真空干燥3h；納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其12倍質(zhì)量的濃度為12wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至130℃，保溫疏解8h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其12倍質(zhì)量的濃度為80wt％的乙醇溶液中，加熱至90℃后保溫5h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為16°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為22°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其22倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.6倍的海藻提取液，海藻提取液的固含量為35wt％，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為4wt％的氯化鈣溶液，在50℃下交聯(lián)2h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍2天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅；

B：將20g中溫煤瀝青與上述A中制備的硅/石墨復合物于錐形混合機中進行混合，混合時間為30min；然后將上述混合物置于臥式機械融合機內(nèi)進行機械融合，機械融合機的轉(zhuǎn)速為800r/min，融合時間為25min；最后將融合后的混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中高溫炭化處理，溫度程序為：室溫下以2℃/min的速率升溫至500℃，保溫30min，然后以5℃/min的速率升溫至1000℃，保溫180min，最后自然冷卻至室溫，粉碎過篩即可得到硅碳復合材料。

如實施例1中所述進行電極片的制作，組裝成扣式電池，首次循環(huán)采用0.05C倍率進行活化，之后采用0.2C倍率充放電電壓范圍為0.01-1.5V進行充放電循環(huán)測試，測試結(jié)果見表1。

實施例3：

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A：將80g球形石墨超聲分散于100ml無水乙醇中，然后將硅粉10g加入石墨分散液中，采用行星式球磨機球磨3h，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，然后放置真空干燥箱中80℃真空干燥3h；納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其12倍質(zhì)量的濃度為12wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至130℃，保溫疏解8h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其12倍質(zhì)量的濃度為80wt％的乙醇溶液中，加熱至90℃后保溫5h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為16°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為22°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其22倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.6倍的海藻提取液，海藻提取液的固含量為35wt％，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為4wt％的氯化鈣溶液，在50℃下交聯(lián)2h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍2天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅；

B：將10g中溫煤瀝青與上述A中制備的硅/石墨復合物于錐形混合機中進行混合，混合時間為30min；然后將上述混合物置于臥式機械融合機內(nèi)進行機械融合，機械融合機的轉(zhuǎn)速為500r/min，融合時間為15min；最后將融合后的混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中高溫炭化處理，溫度程序為：室溫下以0.5℃/min的速率升溫至500℃，保溫1min，然后以0.5℃/min的速率升溫至1000℃，保溫10min，最后自然冷卻至室溫，粉碎過篩即可得到硅碳復合材料。

如實施例1中所述進行電極片的制作，組裝成扣式電池，首次循環(huán)采用0.05C倍率進行活化，之后采用0.2C倍率充放電電壓范圍為0.01-1.5V進行充放電循環(huán)測試，測試結(jié)果見表1。

實施例4：

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A：將30g鱗片石墨超聲分散于100ml無水乙醇中，然后將硅粉40g加入石墨分散液中，采用行星式球磨機球磨10h，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，然后放置真空干燥箱中80℃真空干燥3h；納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其8倍質(zhì)量的濃度為8wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至110℃，保溫疏解6h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其8倍質(zhì)量的濃度為70wt％的乙醇溶液中，加熱至80℃后保溫3h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為14°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為18°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其18倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.4倍的海藻提取液，海藻提取液的固含量為25wt％，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為2wt％的氯化鈣溶液，在40℃下交聯(lián)1h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍1天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅。

B：將30g中溫煤瀝青與上述A中制備的硅/石墨復合物于錐形混合機中進行混合，混合時間為30min；然后將上述混合物置于臥式機械融合機內(nèi)進行機械融合，機械融合機的轉(zhuǎn)速為1000r/min，融合時間為60min；最后將融合后的混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中高溫炭化處理，溫度程序為：室溫下以5℃/min的速率升溫至500℃，保溫200min，然后以10℃/min的速率升溫至1200℃，保溫240min，最后自然冷卻至室溫，粉碎過篩即可得到硅碳復合材料。

如實施例1中所述進行電極片的制作，組裝成扣式電池，首次循環(huán)采用0.05C倍率進行活化，之后采用0.2C倍率充放電電壓范圍為0.01-1.5V進行充放電循環(huán)測試，測試結(jié)果見圖2與表1。

實施例5

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A：將120g球形石墨超聲分散于100ml無水乙醇中，然后將硅粉40g加入石墨分散液中，采用行星式球磨機球磨7h，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，然后放置真空干燥箱中80℃真空干燥3h；納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其8倍質(zhì)量的濃度為8wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至110℃，保溫疏解6h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其8倍質(zhì)量的濃度為70wt％的乙醇溶液中，加熱至80℃后保溫3h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為14°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為18°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其18倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.4倍的海藻提取液，海藻提取液的固含量為25wt％，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為2wt％的氯化鈣溶液，在40℃下交聯(lián)1h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍1天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅。

B：將55g高溫煤瀝青與上述A中制備的硅/石墨復合物于錐形混合機中進行混合，混合時間為30min；然后將上述混合物置于臥式機械融合機內(nèi)進行機械融合，機械融合機的轉(zhuǎn)速為800r/min，融合時間為25min；最后將融合后的混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中高溫炭化處理，溫度程序為：室溫下以2℃/min的速率升溫至500℃，保溫30min，然后以5℃/min的速率升溫至1000℃，保溫180min，最后自然冷卻至室溫，粉碎過篩即可得到硅碳復合材料。

如實施例1中所述進行電極片的制作，組裝成扣式電池，首次循環(huán)采用0.05C倍率進行活化，之后采用0.2C倍率充放電電壓范圍為0.01-1.5V進行充放電循環(huán)測試，測試結(jié)果見表1。

實施例6

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A：將120g球形石墨超聲分散于100ml無水乙醇中，然后將硅粉40g加入石墨分散液中，采用行星式球磨機球磨7h，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，然后放置真空干燥箱中80℃真空干燥3h；納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其10倍質(zhì)量的濃度為10wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至120℃，保溫疏解7h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其10倍質(zhì)量的濃度為75wt％的乙醇溶液中，加熱至85℃后保溫4h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為15°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為20°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其20倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.5倍的海藻提取液，海藻提取液的固含量為30wt％，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為3wt％的氯化鈣溶液，在45℃下交聯(lián)1.5h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍2天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅。

B：將58g焦油瀝青與上述A中制備的硅/石墨復合物于錐形混合機中進行混合，混合時間為30min；然后將上述混合物置于臥式機械融合機內(nèi)進行機械融合，機械融合機的轉(zhuǎn)速為800r/min，融合時間為25min；最后將融合后的混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中高溫炭化處理，溫度程序為：室溫下以2℃/min的速率升溫至500℃，保溫30min，然后以5℃/min的速率升溫至1000℃，保溫180min，最后自然冷卻至室溫，粉碎過篩即可得到硅碳復合材料。

如實施例1中所述進行電極片的制作，組裝成扣式電池，首次循環(huán)采用0.05C倍率進行活化，之后采用0.2C倍率充放電電壓范圍為0.01-1.5V進行充放電循環(huán)測試，測試結(jié)果見表1。

實施例7

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A：將120g球形石墨超聲分散于100ml無水乙醇中，然后將納米硅40g加入石墨分散液中，采用行星式球磨機球磨7h，球磨機轉(zhuǎn)速為250r/min，然后放置真空干燥箱中80℃真空干燥3h；

納米硅在進行球磨前，先將硅粉添加至其12倍質(zhì)量的濃度為12wt％的氫氧化鈉溶液中，分散均勻后，減壓加熱至130℃，保溫疏解8h；疏解后過濾得到的硅粉添加至其12倍質(zhì)量的濃度為80wt％的乙醇溶液中，加熱至90℃后保溫5h，再次進行過濾，打漿至漿料叩解度為16°SR，然后進行磨漿，磨漿至漿料叩解度為22°SR，打漿后用水洗凈并減壓蒸餾后得到的硅粉添加至其22倍質(zhì)量的丁二腈中，得到懸浮液；向懸浮液中添加其體積0.6倍的海藻提取液，海藻提取液的固含量為35wt％，攪拌均勻得到混合溶液，然后向混合溶液中添加等體積的濃度為4wt％的氯化鈣溶液，在50℃下交聯(lián)2h后，轉(zhuǎn)移液氮中冰凍2天，然后取出冰凍物，用流水解凍，制得納米硅凝膠，再用無水乙醇進行溶劑置換，最后經(jīng)過真空干燥和研磨后，制得納米硅。

B：將60g中溫煤瀝青與上述A中制備的硅/石墨復合物于錐形混合機中進行混合，混合時間為30min；然后將上述混合物置于臥式機械融合機內(nèi)進行機械融合，機械融合機的轉(zhuǎn)速為800r/min，融合時間為25min；最后將融合后的混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中高溫炭化處理，溫度程序為：室溫下以2℃/min的速率升溫至500℃，保溫30min，然后以5℃/min的速率升溫至1000℃，保溫180min，最后自然冷卻至室溫，粉碎過篩即可得到硅碳復合材料。

為了檢驗本發(fā)明鋰離子電池硅碳復合負極材料的性能，組裝成半電池對其進行性能測試。將所得的鋰離子電池硅碳復合負極材料分別與導電劑碳納米管、粘結(jié)劑CMC和SBR按照質(zhì)量比80:10:10球磨混合，用去離子水調(diào)節(jié)混合物的粘度制成漿料，均勻涂覆在銅箔上，

80℃真空干燥8h，制得實驗電池用極片。再以鋰片作為對電極在手套箱中組裝成CR2032型扣式電池，首個循環(huán)采用0.05C倍率下進行活化，之后采用0.2C倍率充放電電壓范圍為0.01-1.5V進行循環(huán)性能測試，測試結(jié)果見表1。

實施例8

其他條件與實施例1相同，不同之處在于組裝電池時把粘結(jié)劑CMC+SBR改為海藻酸鈉，測試結(jié)果見圖3與表1。

實施例9

其他條件與實施例1相同，不同之處在于組裝電池時把粘結(jié)劑CMC改為PVDF，且溶劑由去離子水改為N-甲基吡咯烷酮，測試結(jié)果見表1。

實施例1-9的相關(guān)性能數(shù)據(jù)列于下表1中。

表1、性能數(shù)據(jù)

從表1中可以看出，本發(fā)明所述方法制備的硅碳復合負極材料具有優(yōu)異的電化學性能，首次庫侖效率高、壓實密度高、循環(huán)性能穩(wěn)定。

本發(fā)明通過上述實施例和對比例來描述本發(fā)明的詳細工藝流程，但本發(fā)明并不限于上述詳細工藝流程，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明白，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。