本发明涉及锂离子电池负极材料，尤其涉及一种锂离子硅基负极材料及其制备方法与应用。
背景技术：
1、在众多的储能技术中，锂离子电池由于拥有较高的能量密度、较大的输出功率、较高的工作电压，兼具无记忆效应、循环寿命长等优点，在电子设备、动力汽车等领域得到广泛应用。然而随着电子需能设备的高速发展，对锂离子电池能量密度的要求也越来越高，而锂离子电池传统的石墨负极材料其理论比容量仅有372mah/g，难以满足现有需求。
2、硅的理论比容量高达4200mah/g，是迄今为止理论容量最高的负极材料，将硅材料作为锂离子负极材料能够有效提高锂离子电池的能量密度，然而硅负极在进行充放电的过程中伴随着巨大的体积变化，其体积膨胀率达270%，硅材料的体积变化导致的粉化使得活性材料剥落，并最终导致锂离子负极容量大幅下降甚至完全失效，因此亟需提供一种方案，以抑制硅材料的体积膨胀、提高负极材料结构稳定性，这对于提高锂离子电池的库伦效率和循环稳定性有着重大意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种锂离子硅基负极材料及其制备方法与应用。
2、第一方面，本发明提供一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法，包括以下步骤：将表面活化后的硅碳基体在溶解有聚合物的有机溶液内搅拌混合后，分离干燥得复合基体；将复合基体在无机锂盐溶液内混合后蒸干溶剂，在300℃-400℃碳化后制得复合中间体；将复合中间体在200℃-300℃氢气气氛下还原后制得负极中间体；将负极中间体在所述有机溶液内搅拌混合后，分离干燥并在700℃-800℃碳化后制得锂离子电池硅基负极材料。
3、可选地，预先将纳米硅粉与碳前驱体混合球磨煅烧制得硅碳基体。
4、可选地，所述纳米硅粉与所述碳前驱体的质量比为1：(5-6)。
5、可选地，所述纳米硅粉的粒径为50nm-150nm。
6、可选地，所述碳前驱体包括酚醛树脂、沥青、葡萄糖中的一种。
7、可选地，将所述纳米硅粉与所述碳前驱体在100℃-200℃下进行混合球磨。
8、可选地，将所述纳米硅粉与所述碳前驱体混合球磨8h-10h。
9、可选地，将所述纳米硅粉与所述碳前驱体混合球磨后，在700℃-1000℃下煅烧制得硅碳基体。
10、可选地，所述硅碳基体的粒径为50nm-100nm。
11、可选地，预先将硅碳基体在硅烷溶液内进行表面处理制得表面活化后的硅碳基体。
12、可选地，所述硅碳基体与所述硅烷溶液的固液比为0.05g/ml-0.08g/ml。
13、可选地，所述硅烷溶液中的硅烷溶质与所述硅碳基体的质量比为(0.20-0.25)：1。
14、可选地，所述硅烷溶液中的硅烷溶质包括kh-550、kh-560、kh-570中的一种。
15、可选地，将硅碳基体在50℃-60℃的硅烷溶液内进行表面处理。
16、可选地，将硅碳基体在硅烷溶液内进行超声分散。
17、可选地，所述表面活化后的硅碳基体与所述聚合物的质量比为1：(0.1-0.3)。
18、可选地，所述聚合物包括三聚氰胺、聚吡咯、聚苯胺中的至少一种。
19、可选地，所述有机溶液中的溶剂包括二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺中的一种。
20、可选地，将表面活化后的硅碳基体与溶解有聚合物的有机溶液进行超声混合。
21、可选地，将表面活化后的硅碳基体在45℃-55℃的有机溶液内搅拌混合。
22、可选地，所述复合基体与所述无机锂盐溶液中锂溶质的质量比为1：(0.08-0.12)。
23、可选地，所述无机锂盐溶液中锂溶质包括氢氧化锂、六氟砷酸锂中的一种。
24、可选地，所述复合基体与所述无机锂盐溶液的固液比为0.05g/ml-0.08g/ml。
25、可选地，将所述复合基体在50℃-60℃的无机锂盐溶液内混合。
26、可选地，将所述复合基体在所述无机锂盐溶液内进行超声混合。
27、可选地，将复合基体在无机锂盐溶液内混合后蒸干溶剂，并使用去离子水进行循环冲洗。
28、可选地，蒸干溶剂后，在300℃-400℃非氧化气氛下碳化，所述非氧化气氛包括氮气气氛、惰性气氛中的一种。
29、可选地，蒸干溶剂后在1℃/min-10℃/min的速率下升温至300℃-400℃。
30、可选地，蒸干溶剂后在300℃-400℃碳化处理5h-6h。
31、可选地，将复合中间体在氢气气氛下以1℃/min-10℃/min的速率升温至200℃-300℃。
32、可选地，将复合中间体在氢气气氛下保温2h-3h。
33、第二方面，本发明还提供了一种采用上述任一可选制备方法所制备的硅基负极材料。
34、第三方面，本发明还提供了上述任一可选制备方法所制备的硅基负极材料在锂离子电池中的应用。
1.一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将表面活化后的硅碳基体在溶解有聚合物的有机溶液内搅拌混合后，分离干燥得复合基体；将复合基体在无机锂盐溶液内混合后蒸干溶剂，在300℃-400℃碳化后制得复合中间体；将复合中间体在200℃-300℃氢气气氛下还原后制得负极中间体；将负极中间体在所述有机溶液内搅拌混合后，分离干燥并在700℃-800℃碳化后制得锂离子电池硅基负极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预先将纳米硅粉与碳前驱体混合球磨煅烧制得硅碳基体；其中：所述纳米硅粉与所述碳前驱体的质量比为1：(5-6)；和/或，所述纳米硅粉的粒径为50nm-150nm；和/或，所述碳前驱体包括酚醛树脂、沥青、葡萄糖中的一种；和/或，将所述纳米硅粉与所述碳前驱体在100℃-200℃下进行混合球磨；和/或，将所述纳米硅粉与所述碳前驱体混合球磨8h-10h；和/或，将所述纳米硅粉与所述碳前驱体混合球磨后，在700℃-1000℃下煅烧制得硅碳基体；和/或，所述硅碳基体的粒径为50nm-100nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预先将硅碳基体在硅烷溶液内进行表面处理制得表面活化后的硅碳基体；其中：所述硅碳基体与所述硅烷溶液的固液比为0.05g/ml-0.08g/ml；和/或，所述硅烷溶液中的硅烷溶质与所述硅碳基体的质量比为(0.20-0.25)：1；和/或，所述硅烷溶液中的硅烷溶质包括kh-550、kh-560、kh-570中的一种；和/或，将硅碳基体在50℃-60℃的硅烷溶液内进行表面处理；和/或，将硅碳基体在硅烷溶液内进行超声分散。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面活化后的硅碳基体与所述聚合物的质量比为1：(0.1-0.3)；和/或，所述聚合物包括三聚氰胺、聚吡咯、聚苯胺中的一种；和/或，所述有机溶液中的溶剂包括二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺中的一种；和/或，将表面活化后的硅碳基体与溶解有聚合物的有机溶液进行超声混合；和/或，将表面活化后的硅碳基体在45℃-55℃的有机溶液内搅拌混合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述复合基体与所述无机锂盐溶液中锂溶质的质量比为1：(0.08-0.12)；和/或，所述无机锂盐溶液中锂溶质包括氢氧化锂、六氟砷酸锂中的一种；和/或，所述复合基体与所述无机锂盐溶液的固液比为0.05g/ml-0.08g/ml；和/或，将所述复合基体在50℃-60℃的无机锂盐溶液内混合；和/或，将所述复合基体在所述无机锂盐溶液内进行超声混合。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：将复合基体在无机锂盐溶液内混合后蒸干溶剂，并使用去离子水进行循环冲洗；和/或，蒸干溶剂后，在300℃-400℃非氧化气氛下碳化，所述非氧化气氛包括氮气气氛、惰性气氛中的一种；和/或，蒸干溶剂后在1℃/min-10℃/min的速率下升温至300℃-400℃；和/或，蒸干溶剂后在300℃-400℃碳化处理5h-6h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：将复合中间体在氢气气氛下以1℃/min-10℃/min的速率升温至200℃-300℃；和/或，将复合中间体在氢气气氛下保温2h-3h。
8.一种如权利要求1至7任一项所述制备方法所制得的硅基负极材料。
9.一种如权利要求1至7任一项所述制备方法所制备的硅基负极材料在锂离子电池中的应用。
