CN108717975A - 一种负极材料、电池及其负极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负极材料、电池及其负极材料的制备方法，该负极材料的各组分及其质量百分比含量为：纳米线碳化硅：2～30％；纳米多晶硅：15％～85％；纳米碳：35％～90％。本发明的方案，可以克服现有技术中活性物质易脱落、电池容量易衰减和循环性能差等缺陷，实现活性物质不易脱落、电池容量不易衰减和循环性能好的有益效果。

Description

一种负极材料、电池及其负极材料的制备方法
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其属于锂离子电池技术领域；具体涉及一种负极材料、电池及其负极材料的制备方法，尤其涉及一种碳化硅/硅/碳多组分复合锂离子动力电池负极材料及其制备方法(即锂离子动力电池用碳化硅/硅/碳多组分复合材料及其制备方法)、以及具有该负极材料的电池。
背景技术
近几年来，随着国家对新能源电动汽车的大力支持，我国电动汽车有了快速的发展，各种新型的高容量和高倍率负极材料被开发出来，其中硅基材料由于具有高容量(理论比容量为4200mAh/g)、资源丰富且与碳材料电位相近等优点，成为锂离子电池负极材料的研究热点。然而这种材料在嵌脱锂过程中伴随着严重的体积效应(例如：体积膨胀与收缩)，导致电极上的活性物质粉化脱落，最终导致容量迅速衰减、循环性能差等缺陷。
现有技术中，存在活性物质易脱落、电池容量易衰减和循环性能差等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种负极材料、电池及其负极材料的制备方法，以解决现有技术中锂离子电池负极材料在嵌脱锂过程中的体积效应导致活性物质易脱落的问题，达到活性物质不易脱落的效果。
本发明提供一种负极材料，所述负极材料的各组分及其质量百分比含量为：纳米线碳化硅：2～30％；纳米多晶硅：15％～85％；纳米碳：35％～90％。
可选地，所述纳米线碳化硅、所述纳米多晶硅和所述纳米碳的复合结构，形成所需负极材料。
与上述负极材料相匹配，本发明另一方面提供一种电池，包括：正极片；还包括：采用以上所述的负极材料制备得到的负极片。
可选地，所述正极片，包括：三元材料正极片。
与上述电池相匹配，本发明再一方面提供一种以上所述的电池的负极材料的制备方法，包括：步骤1、将以下质量百分比的各组分混匀后，进行压片和烧结，得到负极前驱体：二氧化硅：5～90％；碳材料：10～95％；聚乙烯醇缩丁醛：2～10％；步骤2、以所述负极前驱体为阴极，以设定纯度的石墨棒作为阳极，并以设定电压范围的直流稳压电源为供电电源，在惰性气体保护下以熔融盐为电解质进行电解；步骤3、在所述电解结束后，将所述电解得到的阴极电解产物取出，冷却至室温后，进行洗涤和干燥，制得碳化硅、硅和碳的多组分复合物，作为所需负极材料。
可选地，其中，在步骤1中，所述压片，包括：在4～35MPa的压力下，将所述二氧化硅、所述碳材料、所述聚乙烯醇缩丁醛的混匀物模压成片状物；和/或，所述烧结，包括：在惰性气体保护下，以600～1200℃的温度条件，将所述压片得到的片状物烧结2～36小时，得到所需负极前驱体；和/或，在步骤2中，所述电解过程中，还以坩埚为电解槽，和/或，还以坩埚电阻炉为加热设备；和/或，所述电解过程中的电解参数，包括：电解温度、电解电压、电解时间的至少之一；和/或，在步骤3中，所述洗涤，包括：对所述阴极电解产物依次进行去离子水一次水洗、酸洗和去离子水二次水洗；和/或，所述干燥，包括：在空气中以80～200℃的温度进行烘干。
可选地，其中，在步骤2中，所述坩埚，包括：陶瓷坩埚或不锈钢坩埚；和/或，所述电解温度，包括：500～1400℃；和/或，所述电解电压，包括：1.2V～3.2V；和/或，所述电解时间，包括：4～96小时；和/或，在步骤3中，所述酸洗，包括：采用浓度为10～36％的盐酸，对一次水洗后的阴极电解产物进行超声波辅助清洗。
可选地，其中，在步骤1中，所述二氧化硅，包括：分析纯级材料；和/或，所述碳材料，包括：人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球中的至少一种材料；和/或，在步骤2中，所述熔融盐，包括：氯化钙、氯化镁、氯化钾和氯化钠中的至少一种；和/或，所述惰性气体，包括：氩气；和/或，在步骤3中，所述多组分复合物中，碳化硅为纳米线碳化硅，硅为纳米多晶硅，碳为纳米碳。
可选地，所述多组分复合物中，各组分的质量百分数分别为：纳米线碳化硅：2～30％；纳米多晶硅：15％～85％；纳米碳：35％～90％。
本发明的方案，通过提供循环性能优良的硅基复合材料，可以由纳米线碳化硅、纳米多晶硅、纳米碳三种材料复合组成，可以改善传统硅基负极体积膨胀效应。
进一步，本发明的方案，通过由质量百分比为2％～30％的纳米线碳化硅，质量百分比为15～85％的纳米多晶硅、质量百分比为35～90％的纳米碳形成硅基复合材料，改进了锂离子动力电池负极材料的组成，尤其是纳米线碳化硅的加入可以有效地抑制硅材料在循环过程中发生的体积膨胀效应，从而提高电池循环性能。
进一步，本发明的方案，通过由纳米线碳化硅、纳米多晶硅、纳米碳三种材料复合而成的硅基复合材料作为负极材料，可以提高电池循环寿命，还可以降低硅碳负极材料制备成本。
由此，本发明的方案，由纳米线碳化硅、纳米多晶硅、纳米碳三种材料复合组成负极材料，抑制硅材料在循环过程中发生的体积膨胀效应，解决现有技术中锂离子电池负极材料在嵌脱锂过程中的体积效应导致活性物质易脱落的问题，从而，克服现有技术中活性物质易脱落、电池容量易衰减和循环性能差的缺陷，实现活性物质不易脱落、电池容量不易衰减和循环性能好的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电池的负极材料的制备方法中硅/碳复合材料在电解过程中所用的电解槽的一实施例的结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-坩埚；2-阳极；3-SiO2/C阴极片；4-电解质；5-导线；E-直流稳压电源。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种负极材料。该负极材料的各组分及其质量百分比含量为：
纳米线碳化硅：2～30％。
纳米多晶硅：15％～85％。
纳米碳：35％～90％。
例如：本发明提供了一种循环性能优良的硅基复合材料，该所述循环性能优良的硅基复合材料(例如：所述碳化硅/硅/碳多组分复合负极材料)，可以由纳米线碳化硅、纳米多晶硅、纳米碳三种材料复合组成，其中纳米线碳化硅的质量百分比为2％～30％，纳米多晶硅的质量百分比为15％～85％，纳米碳的质量百分比为35％～90％。本发明优化改进了锂离子动力电池负极材料的组成，尤其是纳米线碳化硅的加入可以有效地抑制硅材料在循环过程中发生的体积膨胀效应，从而提高电池循环性能。
由此，通过以质量百分比为2～30％的纳米线碳化硅、质量百分比为15～85％的纳米多晶硅、以及质量百分比为35～90％的纳米碳形成的硅基复合材料作为负极材料，可以通过纳米线碳化硅有效地抑制硅材料在循环过程中发生的体积膨胀效应，从而提高电池循环性能。
可选地，所述纳米线碳化硅、所述纳米多晶硅和所述纳米碳的复合结构，形成所需负极材料。
由此，通过以纳米线碳化硅、纳米多晶硅和纳米碳的复合结构作为负极材料，使得负极材料的稳定性好，还有利于改善电池的循环性能。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过由纳米线碳化硅、纳米多晶硅、纳米碳三种材料复合而成的硅基复合材料作为负极材料，可以提高电池循环寿命，还可以降低硅碳负极材料制备成本。
根据本发明的实施例，还提供了对应于负极材料的一种电池。该电池可以包括：还可以包括：以上所述的负极材料制备得到的负极片。
由此，通过以纳米线碳化硅、纳米多晶硅和纳米碳的形成的负极材料制备电池，电池的稳定性好、能量密度高，循环性能可以得以提升，使用寿命得以延长。
可选地，所述正极片，可以包括：三元材料正极片。
由此，通过采用三元材料正极片，可以进一步提升电池的能量密度和循环性能。
在一个可选实施方式中，为了解决现有技术方法制得硅碳复合材料和由其制备的锂离子电池在充放电过程中的体积效应而引起的容量快速衰减的问题，提供一种循环性能优良的硅基复合材料的制备方法。
在一个可选例子中，本发明提供了一种循环性能优良的硅基复合材料的制备方法(例如：碳化硅/硅/碳多组分复合锂离子动力电池负极材料的制备方法)。该所述循环性能优良的硅基复合材料(例如：所述碳化硅/硅/碳多组分复合负极材料)，可以由纳米线碳化硅、纳米多晶硅、纳米碳三种材料复合组成，其中纳米线碳化硅的质量百分比为2％～30％，纳米多晶硅的质量百分比为15％～85％，纳米碳的质量百分比为35％～90％。本发明优化改进了锂离子动力电池负极材料的组成，尤其是纳米线碳化硅的加入可以有效地抑制硅材料在循环过程中发生的体积膨胀效应，从而提高电池循环性能。
在一个可选例子中，本发明提供了一种碳化硅/硅/碳多组分复合锂离子动力电池负极材料的制备方法如下：
第一步：将二氧化硅、碳材料、聚乙烯醇缩丁醛按一定质量百分比混合均匀，其中：二氧化硅的质量百分比含量为5～90％，碳材料的质量百分比含量为10～95％，聚乙烯醇缩丁醛的质量百分比为2～10％。然后将混合均匀的混合物在4～35MPa压力下模压成型压制成片，在惰性气体保护下以600～1200℃(例如：可以选取700℃、800℃、950℃、1000℃、1100℃等温度)的温度烧结2～36小时获得前驱体。
第二步：将第一步制备获得的前驱体作为阴极，以高纯度石墨棒作为阳极，将阴阳极放入坩埚中，以坩埚作为电解槽，加热设备为坩埚电阻炉，电源为直流稳压电源，在惰性气体保护下的电解炉内以熔融盐作为电解质，电解温度500～1400℃，电解电压1.2V～3.2V，电解时间4～96小时(例如：可以是15小时、20小时、45小时等)。例如：用直流稳压电源连接正负极进行通电并电解。
第三步：电解结束后，将阴极电解产物取出，冷却至室温，电解全过程均由惰性气体保护。对电解产物依次进行去离子水水洗、酸洗，再经去离子水水洗。其中，将阴极电解产物取出、冷却、水洗和酸洗的过程中，不需要惰性气体保护。例如，因为在电解是在高温500～1400℃下进行，石墨电极会与氧气发生氧化还原反应，冷却到室温后则不会反应，且电解反应已停止，故电解反应结束后的洗涤过程不需要惰性气体保护。在空气中80～200℃的温度条件下干燥烘干，所制得的产物为碳化硅/硅/碳多组分复合物。例如：酸洗时可以用超声波进行辅助酸洗。
可选地，所述的第一步中，二氧化硅为分析纯级材料，碳材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球等材料。
可选地，所述的第一步、第二步、第三步中的惰性气体为氩气。
可选地，所述的第二步中的坩埚为陶瓷坩埚、不锈钢坩埚等。
可选地，所述的第二步中的熔融盐为氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化钠、及其混合熔盐等。
可选地，所述的第三步酸洗中的酸为浓度(即质量百分比)为10～36％的盐酸。
经验证，通过上述制备方法制备得到的复合负极材料(例如：硅基复合材料、硅基负极材料等)，可以改善传统硅基负极体积膨胀效应，还可以提高电池循环寿命，还可以降低硅碳负极材料制备成本。
下面通过几个具体例子对以上所述的本发明的一种循环性能优良的硅基复合材料的制备方法进行更加具体的说明。
实施例1
本实施例的一种碳化硅/硅/碳多组分复合锂离子动力电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.81克二氧化硅，2.422克人造石墨，0.16克聚乙烯醇缩丁醛在10MPa压力下模压成片，然后放入烧结炉中，充入氩气，升温至650℃烧结14h制备前驱体。
(2)将第一步中获得的前驱体放入用电子导电材料(例如：图1所示的导线5)连接引出的电极作为阴极(例如：图1所示的SiO2/C阴极片3)，将高纯度石墨棒作为阳极(例如：图1所示的阳极2)，在电解炉中以陶瓷坩埚(例如：图1所示的坩埚1)为电解槽，称取350克氯化钙(例如：图1所示的电解质4)放入陶瓷坩埚中，向坩埚电阻炉中通入氩气，升温1000℃使其熔化，将阴阳极放入陶瓷坩埚中，直流稳压电源(例如：图1所示的直流稳压电源E)连接正负极通电3.0V，进行电解60小时。
(3)电解结束后，将阴极得到的产物依次用去离子水水洗，超声辅助36％盐酸酸洗，去离子水水洗，在空气中120℃干燥烘干，最终获得碳化硅/硅/碳多组分复合材料。
实施例2
本实施例的一种碳化硅/硅/碳多组分复合锂离子动力电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1.02克二氧化硅，2.324克人造石墨粉末，0.18克聚乙烯醇缩丁醛在12MPa压力下模压成片，然后放入烧结炉中，充入氩气，升温至800℃烧结6h制备前驱体。
(2)将第一步中获得的前驱体放入用电子导电材料连接引出的电极作为阴极，将高纯度石墨棒作为阳极，在电解炉中以陶瓷坩埚为电解槽，称取380克氯化钙放入不锈钢坩埚中，向坩埚电阻炉中通入氩气，升温1050℃使其熔化，将阴阳极放入不锈钢坩埚中，直流稳压电源连接正负极通电3.0V，进行电解65小时。
(3)电解结束后，将阴极得到的产物依次用去离子水水洗，超声辅助36％盐酸酸洗，去离子水水洗，在空气中120℃干燥烘干，最终获得碳化硅/硅/碳多组分复合材料。
实施例3
本实施例的一种碳化硅/硅/碳多组分复合锂离子动力电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1.23克二氧化硅，2.226克人造石墨粉末，0.20克聚乙烯醇缩丁醛在15MPa压力下模压成片，然后放入烧结炉中，充入氩气，升温至900℃烧结7h制备前驱体。
(2)将第一步中获得的前驱体放入用电子导电材料连接的引出极作为阴极，将高纯度石墨棒作为阳极，在电解炉中以陶瓷坩埚为电解槽，称取400克氯化钠放入陶瓷坩埚中，向坩埚电阻炉中通入氩气，升温1300℃使其熔化，将阴阳极放入陶瓷坩埚中，直流稳压电源连接正负极通电2.8V，进行电解86小时。
(3)电解结束后，将阴极得到的产物依次用去离子水水洗，超声辅助32％盐酸酸洗，去离子水水洗，在空气中150℃干燥烘干，最终获得碳化硅/硅/碳多组分复合材料。
对比例
本对比例与上述实施例1、施例2和实施例3的区别在于，本对比例所制备的锂离子动力电池负极材料为常规的硅碳复合材料。该常规的硅碳复合材料的具体制备方案如下：
(1)将硅粉加入含有多种混合物的、且质量比小于30％的NaOH溶液中，超声震动后，过滤干燥，以去除硅的表面杂质和氧化物。其中混合物为葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、硅粉和乙酸，其质量比为1：1：0.5：5。
(2)将柠檬酸溶解在无水乙醇中，制得浓度为0.4g/ml的柠檬酸/乙醇溶液；将步骤(1)处理的硅粉加入到柠檬酸/乙醇溶液中，加入量为2g/ml，超声波搅拌反应30分钟后，在400℃下的空气中将混合溶液进行喷雾裂解，制得本品。
图1可以显示硅/碳复合材料在电解过程中所用的电解槽及电解过程。参见图1所示的例子，将各实施例制备获得的碳化硅/硅/碳多组分复合材料制备成负极片，与三元材料正极片进行搭配，组装成型号为2025的全电池，对制成的全电池进行比容量及循环性能测试，实施例1、实施例2、实施例3及对比例的比容量、容量保持率数据的测试的结果，可以参见表1所示的例子。
表1实施例的测试对比数据
可见，采用本发明的制备方法制得的负极材料的电池，在比容量、循环容量保持率方面均有较大提升。从表1的对比数据可知，采用本发明的制备方法制得的纳米线碳化硅/纳米多晶硅/纳米碳复合材料，比容量略低于对比例的比容量，但是在电池充放电过程中，电池循环性能得到明显提升，说明硅材料的体积膨胀和收缩得到有效抑制。
由于本实施例的电池所实现的处理及功能基本相应于前述负极材料的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过由质量百分比为2％～30％的纳米线碳化硅，质量百分比为15～85％的纳米多晶硅、质量百分比为35～90％的纳米碳形成硅基复合材料，改进了锂离子动力电池负极材料的组成，尤其是纳米线碳化硅的加入可以有效地抑制硅材料在循环过程中发生的体积膨胀效应，从而提高电池循环性能。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电池的一种电池的负极材料的制备方法。该电池的负极材料的制备方法可以包括：
步骤1、将以下质量百分比的各组分混匀后，进行压片和烧结，得到负极前驱体：
二氧化硅：5～90％。
碳材料：10～95％。
聚乙烯醇缩丁醛：2～10％。
例如：将二氧化硅、碳材料、聚乙烯醇缩丁醛按一定质量百分比混合均匀，其中：二氧化硅的质量百分比含量为5～90％，碳材料的质量百分比含量为10～95％，聚乙烯醇缩丁醛的质量百分比为2～10％。
其中，在步骤1中，所述二氧化硅，可以包括：分析纯级材料；和/或，所述碳材料，可以包括：人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球中的至少一种材料。
例如：二氧化硅为分析纯级材料，碳材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球等材料。
由此，通过多种形式的二氧化硅和碳材料，可以提升对负极前驱体原料选取的灵活性和便捷性，也可以满足多种需求负极前驱体的制备，可靠性高。
可选地，在步骤1中，所述压片，可以包括：在4～35MPa的压力下，将所述二氧化硅、所述碳材料、所述聚乙烯醇缩丁醛的混匀物模压成片状物。
由此，通过设定压片过程中的压力条件，可以制得所需性能和规格的片状物，可以提升片状物制备的精准性和可靠性。
可选地，所述烧结，可以包括：在惰性气体保护下，以600～1200℃的温度条件，将所述压片得到的片状物烧结2～36小时，得到所需负极前驱体。
例如：将混合均匀的混合物在4～35MPa压力下模压成型压制成片，在惰性气体保护下以600～1200℃的温度烧结2～36小时获得前驱体。
由此，通过在惰性气体保护下以合理的温度和时间对压片得到的片状物进行烧结，可以保证烧结效率和效果，有利于提升烧结所得负极前驱体的性能和质量。
步骤2、以所述负极前驱体为阴极，以设定纯度的石墨棒作为阳极，并以设定电压范围的直流稳压电源为供电电源，在惰性气体保护下以熔融盐为电解质进行电解。
其中，在步骤2中，所述熔融盐，可以包括：氯化钙、氯化镁、氯化钾和氯化钠中的至少一种；和/或，所述惰性气体，可以包括：氩气。
例如：熔融盐为氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化钠、及其混合熔盐等。
例如：惰性气体为氩气。
由此，通过多种形式的熔融盐作为电解质，使得电解质的选取灵活、便捷，且可满足多种需求的电解过程，可靠性高；通过使用氩气作为惰性气体，保护氛围好，且安全性好、成本低。
可选地，在步骤2中，所述电解过程中，还以坩埚为电解槽，和/或，还以坩埚电阻炉为加热设备。
由此，通过可选地以坩埚为电解槽、以坩埚电阻炉为加热设备，
更可选地，在步骤2中，所述坩埚，可以包括：陶瓷坩埚或不锈钢坩埚。
例如：坩埚为陶瓷坩埚、不锈钢坩埚等。
由此，通过多种形式的坩埚，可以满足多种电解需求，且对坩埚的选取灵活、使用便捷，使得电解操作更加便捷，还可以根据不同的电解需求选择不同的电解槽而提升电解效果。
可选地，在步骤2中，所述电解过程中的电解参数，可以包括：电解温度、电解电压、电解时间的至少之一。
由此，通过控制电解过程中的多种电解参数，可以控制电解效率和效果，且控制方式便捷、控制结果可靠。
更可选地，所述电解温度，可以包括：500～1400℃；和/或，所述电解电压，可以包括：1.2V～3.2V；和/或，所述电解时间，可以包括：4～96小时。
例如：将第一步制备获得的前驱体作为阴极，以高纯度石墨棒作为阳极，将阴阳极放入坩埚中，以坩埚作为电解槽，加热设备为坩埚电阻炉，电源为直流稳压电源，在惰性气体保护下的电解炉内以熔融盐作为电解质，电解温度500～1400℃，电解电压1.2V～3.2V，电解时间4～96小时(例如：可以是15小时、20小时、45小时等)。
由此，通过设置合理的电解参数，可以得到满足需求的电解产物，从而更好地提升依据满足需求的电解产物制得负极材料的性能和质量。
步骤3、在所述电解结束后，将所述电解得到的阴极电解产物取出，冷却至室温后，进行洗涤和干燥，制得碳化硅、硅和碳的多组分复合物，作为所需负极材料。
由此，通过将二氧化硅、碳材料、聚乙烯醇缩丁醛制备成负极前驱体，再对负极前驱体进行电解、提取阴极电解产物，然后对阴极电解产物进行洗涤和烘干制得碳化硅、硅和碳的多组分复合物，制备方法简单、且节省材料，制备所得多组分复合物的稳定性好，有利于提升电池循环性能。
其中，在步骤3中，所述多组分复合物中，碳化硅为纳米线碳化硅，硅为纳米多晶硅，碳为纳米碳。
由此，通过以纳米线碳化硅、纳米多晶硅和纳米碳形成的多组分复合物，结构稳定性好，可以提升电池循环性能。
具体地，所述多组分复合物中，各组分的质量百分数分别为：
纳米线碳化硅：2～30％。
纳米多晶硅：15％～85％。
纳米碳：35％～90％。
由此，通过以质量百分比为2～30％的纳米线碳化硅、质量百分比为15～85％的纳米多晶硅、以及质量百分比为35～90％的纳米碳形成的硅基复合材料作为负极材料，可以通过纳米线碳化硅有效地抑制硅材料在循环过程中发生的体积膨胀效应，从而提高电池循环性能。
可选地，在步骤3中，所述洗涤，可以包括：对所述阴极电解产物依次进行去离子水一次水洗、酸洗和去离子水二次水洗。
由此，通过去离子水水洗和酸洗结合的洗涤，可以提升洗涤的清洁程度，且不会损伤阴极电解产物本身的性能和质量，可靠性高。
更可选地，在步骤3中，所述酸洗，可以包括：采用浓度为10～36％的盐酸，对一次水洗后的阴极电解产物进行超声波辅助清洗。
例如：酸洗中的酸为浓度为10～36％的盐酸。
由此，通过采用合理浓度的盐酸进行清洗，清洗效果好，且成本低。
可选地，在步骤3中，所述干燥，可以包括：在空气中以80～200℃的温度进行烘干。
例如：电解结束后，将阴极电解产物取出，冷却至室温，电解全过程均由惰性气体保护。对电解产物依次进行去离子水水洗、酸洗，再经去离子水水洗，在空气中80～200℃的温度条件下干燥烘干，所制得的产物为碳化硅/硅/碳多组分复合物。
由此，通过在空气氛围下以合理温度进行烘干，可以保证干燥效果和效率，且不损伤洗涤后阴极电解产物的性能和质量，可靠性高。
由于本实施例的制备方法所实现的处理及功能基本相应于前述电池的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过提供循环性能优良的硅基复合材料，可以由纳米线碳化硅、纳米多晶硅、纳米碳三种材料复合组成，可以改善传统硅基负极体积膨胀效应。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种负极材料，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：
纳米线碳化硅：2～30％；
纳米多晶硅：15％～85％；
纳米碳：35％～90％。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述纳米线碳化硅、所述纳米多晶硅和所述纳米碳的复合结构，形成所需负极材料。
3.一种电池，其特征在于，包括：正极片；
还包括：采用如权利要求1-2中任一项所述的负极材料制备得到的负极片。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述正极片，包括：三元材料正极片。
5.一种如权利要求3-4中任一项所述的电池的负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1、将以下质量百分比的各组分混匀后，进行压片和烧结，得到负极前驱体：
二氧化硅：5～90％；
碳材料：10～95％；
聚乙烯醇缩丁醛：2～10％；
步骤2、以所述负极前驱体为阴极，以设定纯度的石墨棒作为阳极，并以设定电压范围的直流稳压电源为供电电源，在惰性气体保护下以熔融盐为电解质进行电解；
步骤3、在所述电解结束后，将所述电解得到的阴极电解产物取出，冷却至室温后，进行洗涤和干燥，制得碳化硅、硅和碳的多组分复合物，作为所需负极材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，
在步骤1中，
所述压片，包括：在4～35MPa的压力下，将所述二氧化硅、所述碳材料、所述聚乙烯醇缩丁醛的混匀物模压成片状物；和/或，
所述烧结，包括：在惰性气体保护下，以600～1200℃的温度条件，将所述压片得到的片状物烧结2～36小时，得到所需负极前驱体；
和/或，
在步骤2中，
所述电解过程中，还以坩埚为电解槽，和/或，还以坩埚电阻炉为加热设备；
和/或，
所述电解过程中的电解参数，包括：电解温度、电解电压、电解时间的至少之一；
和/或，
在步骤3中，
所述洗涤，包括：对所述阴极电解产物依次进行去离子水一次水洗、酸洗和去离子水二次水洗；
和/或，
所述干燥，包括：在空气中以80～200℃的温度进行烘干。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中，
在步骤2中，
所述坩埚，包括：陶瓷坩埚或不锈钢坩埚；
和/或，
所述电解温度，包括：500～1400℃；和/或，
所述电解电压，包括：1.2V～3.2V；和/或，
所述电解时间，包括：4～96小时；
和/或，
在步骤3中，
所述酸洗，包括：采用浓度为10～36％的盐酸，对一次水洗后的阴极电解产物进行超声波辅助清洗。
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，其中，
在步骤1中，
所述二氧化硅，包括：分析纯级材料；和/或，
所述碳材料，包括：人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球中的至少一种材料；
和/或，
在步骤2中，
所述熔融盐，包括：氯化钙、氯化镁、氯化钾和氯化钠中的至少一种；
和/或，
所述惰性气体，包括：氩气；
和/或，
在步骤3中，
所述多组分复合物中，碳化硅为纳米线碳化硅，硅为纳米多晶硅，碳为纳米碳。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多组分复合物中，各组分的质量百分数分别为：
纳米线碳化硅：2～30％；
纳米多晶硅：15％～85％；
纳米碳：35％～90％。
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