CN109817908B - 硅碳复合材料及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种硅碳复合材料及其制备方法、锂离子电池，其中方法包括：将木质素磺酸钙、明胶、去离子水按照第一指定质量比例进行混合，得到混合溶液A；将混合溶液A与纳米硅按照第二指定质量比例混合并超声分散第一指定时间，得到混合溶液B；将混合溶液B按照指定喷雾干燥工艺进行喷雾干燥，得到初级碳包覆纳米硅复合材料；将初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料。采用木质素磺酸钙和明胶作为碳源，纳米硅作为硅源，生产过程操作简单无污染，成品低廉，可实现大批量生产，具有巨大的成本优势和环保优势。

Description

硅碳复合材料及其制备方法、锂离子电池

技术领域

本发明涉及到锂离子电池负极材料领域，特别是涉及到一种硅碳复合材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

近年来，环境污染严重，化石资源匮乏，开发新能源汽车有助于应对环境恶化的挑战，且符合国家重大战略需求。硅的理论比容量高达4200mAh/g，可满足电动汽车对动力电池严苛的能量密度要求，但研究证明，硅在反复嵌脱锂过程中，存在严重的体积膨胀(约300％)，会导致电极材料结构崩坍，容量锐减，循环稳定性差，限制了其商业化。碳材料的导电性高，循环稳定性好，利用碳材料包覆纳米硅，既可以发挥硅的高比容量优势，又可以束缚硅的体积效应，改善复合负极材料的循环稳定性，故硅碳复合材料引起科研工作者的关注，但是目前制备硅碳复合材料的碳源多为酚醛树脂、聚丙烯腈等不可再生材料，其制备过程会对环境造成危害，且多采用CVD包覆、水热法等热处理方式，生产周期长，生产成本较高，不利于大规模工业化应用。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种硅碳复合材料及其制备方法、锂离子电池，降低生产成本，注重环境保护。

本发明提出一种硅碳复合材料的制备方法，包括：

将木质素磺酸钙、明胶、去离子水按照第一指定质量比例进行混合，得到混合溶液A；

将混合溶液A与纳米硅按照第二指定质量比例混合并超声分散第一指定时间，得到混合溶液B；

将混合溶液B按照指定喷雾干燥工艺进行喷雾干燥，得到初级碳包覆纳米硅复合材料；

将初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料。

进一步地，在将初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料的步骤之后，还包括：

按照指定掺杂工艺对硅碳复合材料进行氮元素掺杂，得到氮掺杂硅碳复合材料。

进一步地，指定碳化工艺包括两段碳化工艺，两段碳化工艺包括：一段碳化温度包括350-450℃，一段碳化时间包括1-2h，一段升温速率包括2-10℃/min；二段碳化温度包括700-900℃，二段碳化时间包括2-4h，二段升温速率包括5-10℃/min。

进一步地，指定掺杂工艺包括：掺杂氛围包括氨气，掺杂温度包括700-900℃，掺杂时间包括0.5-2h。

进一步地，第一质量比例包括：木质素磺酸钙：明胶：去离子水为10:(1～1.5):50。

进一步地，第二指定质量比例包括：纳米硅：混合溶液A为(1.25～2.5):(61～61.5)。

进一步地，第一指定时间包括0.5-2h。

进一步地，指定喷雾干燥工艺包括：喷雾干燥的进口温度包括160-240℃，出料口温度包括60-120℃，气流速度包括8-10L/min，进料速度包括8-10mL/min。

进一步地，惰性气体为氩气或氮气。

本发明还提出了一种硅碳复合材料，采用上述任一项的硅碳复合材料的制备方法制成。

本发明还提出了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片和锂离子电池电解液，负极极片为涂覆了上述中的硅碳复合材料的铜箔极片。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明提供了一种硅碳复合材料及其制备方法、锂离子电池，采用木质素磺酸钙和明胶作为碳源，纳米硅作为硅源，生产过程操作简单无污染，成品低廉，可实现大批量生产，具有巨大的成本优势和环保优势。得到的复合材料为球型形貌，以纳米硅为核，无定形碳为壳，且含有丰富的孔结构，氮元素的掺杂、碳壳层的保护及丰富的孔结构，明显提高了锂离子电池的首次充电比容量，改善了循环稳定性，延长了电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明硅碳复合材料的制备方法一实施例的步骤示意图；

图2为本发明硅碳复合材料的制备方法另一实施例的步骤示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，一种硅碳复合材料的制备方法，包括：

S1：将木质素磺酸钙、明胶、去离子水按照第一指定质量比例进行混合，得到混合溶液A；

生物质材料在自然界中来源广泛且环境友好，具有广阔的发展前景，而木质素衍生物作为造纸工业的副产品，通常被当做废弃料，造成资源浪费。木质素磺酸钙是一种线型多组分高分子化合物，碳含量较高，可通过进一步加工为碳材料而得到充分利用。在本实施例中，采用木质素磺酸钙和明胶作为制备硅碳复合材料的碳源，其中木质素磺酸钙的生产过程操作简单无污染，成品低廉，可实现大批量生产，相对于酚醛树脂、聚丙烯腈等不可再生材料具有巨大的成本优势和环保优势，将木质素磺酸钙与纳米硅制备成硅碳复合材料，并应用于锂离子电池中，既可实现碳材料与纳米硅的优势互补，又可拓宽木质素磺酸钙的应用范围。明胶则是能够作为骨架，起到稳定整个反应体系的作用。将木质素磺酸钙、明胶、去离子水混合，形成混合溶液A，在一些实施例中，第一质量比例包括：木质素磺酸钙：明胶：去离子水为10:(1～1.5):50。

S2：将混合溶液A与纳米硅按照第二指定质量比例混合并超声分散第一指定时间，得到混合溶液B；

在本实施例中，采用纳米硅作为制备硅碳复合材料的硅源，相对于大颗粒的硅，纳米级的硅颗粒在充放电过程中的形貌保持较为完整，纳米硅颗粒的粒径较小，其表面能较高，因此需要通过超声分散使混合溶液B中各组分物料分散均匀，如果不分散则容易发生团聚，得不到理想的碳包覆纳米硅复合材料。在一些实施例中纳米硅的平均粒径范围包括100～150nm，如果平均粒径过大，在循环过程中，纳米硅颗粒易膨胀粉化，平均粒径过小，纳米硅颗粒则容易发生团聚。在一些实施例中，第一指定时间包括0.5-2h。在一些实施例中，第二指定质量比例包括：纳米硅：混合溶液A为(1.25～2.5):(61～61.5)，第二指定质量比例主要是为了控制硅元素和碳元素的比例，纳米硅的比容量高，但是在锂离子电池容易发生膨胀，碳在锂离子电池中形态稳定，包覆性好，但是其比容量较低，因此要控制硅碳复合材料中硅元素和碳元素的比例，在限制电池的膨胀现象以及维持其循环稳定性的前提下，尽可能的提高负极材料的比容量。

S3：将混合溶液B按照指定喷雾干燥工艺进行喷雾干燥，得到初级碳包覆纳米硅复合材料；

在本实施例中，在喷雾干燥下，混合溶液B中的去离子水蒸发，木质素磺酸钙以及明胶等碳源对纳米硅自然包覆，以纳米硅为核，木质素磺酸钙以及明胶为壳，形成球形包覆颗粒。相对于其他现有制备过程中的CVD包覆、水热合成等制备方法，喷雾干燥更加环保，且周期短，成本低，适合大批量生产。在一些实施例中，经过实验，选取的指定喷雾干燥工艺包括：喷雾干燥的进口温度包括160-240℃，出料口温度包括60-120℃，气流速度包括8-10L/min，进料速度包括8-10mL/min。若喷雾干燥参数选取不合适，过高或者过低，都会导致制备的颗粒球形形貌不规整，有塌陷现象，影响制备效果。

S4：将初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料。

在本实施例中，在管式炉中对初级碳包覆纳米硅复合材料进行碳化，其中通入惰性气体是为了隔绝氧气的存在，防止反应物料因燃烧而产生损耗甚至殆尽，在一些实施例中，惰性气体为氩气或氮气。通过碳化工艺，使包覆在纳米硅外面的木质素磺酸钙和明胶焦化成碳，形成碳壳层，包覆纳米硅颗粒，同时因碳化生成的气体逸出，在球形颗粒的碳壳层上生成孔洞结构，更加有利于锂离子的嵌入及脱嵌。指定碳化工艺包括两段碳化工艺，两段碳化工艺包括：一段碳化温度包括350-450℃，一段碳化时间包括1-2h，一段升温速率包括2-10℃/min；二段碳化温度包括700-900℃，二段碳化时间包括2-4h，二段升温速率包括5-10℃/min。木质素磺酸钙以及明胶等碳源表面具有含氧官能团，含氧官能团在锂离子电池中会发生一些副反应，采用两段碳化工艺更有益于将碳表面的含氧官能团去除。

参照图2，在一些实施例中，在将初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料的步骤S4之后，还包括：

S5：按照指定掺杂工艺对硅碳复合材料进行氮元素掺杂，得到氮掺杂硅碳复合材料。

在本实施例中，指定掺杂工艺包括：掺杂温度包括700-900℃，掺杂时间包括0.5-2h，掺杂气体氛围为氨气，进行氮元素掺杂，氮元素的孤对电子可以和碳原子的晶格大PI键形成共轭效应，在碳原子表面增加活性位点，从而增加硅碳复合材料的导电性。在一些实施例中，由于氮元素掺杂的掺杂温度与二段碳化温度基本保持一致即可，因此可在二段碳化的末段时间通入氨气，进行氮元素掺杂，无需另外搭建掺杂环境，简单快捷。

本发明提出了一种硅碳复合材料的制备方法，包括S1：将木质素磺酸钙、明胶、去离子水按照第一指定质量比例进行混合，得到混合溶液A；S2：将混合溶液A与纳米硅按照第二指定质量比例混合并超声分散第一指定时间，得到混合溶液B；S3：将混合溶液B按照指定喷雾干燥工艺进行喷雾干燥，得到初级碳包覆纳米硅复合材料；S4：将初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料。采用木质素磺酸钙和明胶作为碳源，纳米硅作为硅源，生产过程操作简单无污染，成品低廉，可实现大批量生产，具有巨大的成本优势和环保优势。得到的复合材料为球型形貌，以纳米硅为核，无定形碳为壳，且含有丰富的孔结构，氮元素的掺杂、碳壳层的保护及丰富的孔结构，明显提高了负极材料的库伦效率，改善了循环稳定性，延长了电池的使用寿命。

本发明一实施例中还提出了一种硅碳复合材料，采用上述任一项的硅碳复合材料的制备方法制成。

本发明一实施例中还提出了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片和锂离子电池电解液，负极极片为涂覆了上述硅碳复合材料的铜箔极片，在一些实施例中，将制备得到的硅碳复合材料与到导电炭黑、粘结剂以8:1:1的质量比混合均匀制备成浆料，均匀涂覆于铜箔上，在60℃真空干燥箱中干燥4h，冷却至室温，利用压片机对其压片，表压10MPa，得到高压实的负极极片。

本实施例的硅碳复合材料的制备过程如下：

1)将木质素磺酸钙、明胶于室温下搅拌溶于去离子水中得到混合溶液。

2)然后将平均粒径100～150nm的纳米硅超声分散于上述混合溶液中，超声分散0.5-5h，纳米硅与木质素磺酸钙、明胶及去离子水的质量比为(1.25-2.5):10:(1～1.5):50。

3)将步骤2中得到的混合溶液进行喷雾干燥，得到初级碳包覆纳米硅复合材料，喷雾干燥的进口温度包括160-240℃，出料口温度包括60-120℃，气流速度包括8-10L/min，进料速度包括8-10mL/min。

4)将步骤3中得到的初级碳包覆纳米硅复合材料经两段碳化后得到硅碳复合材料。其中两段碳化工艺包括：一段碳化温度包括350-450℃，一段碳化时间包括1-2h，一段升温速率包括2-10℃/min；二段碳化温度包括700-900℃，二段碳化时间包括2-4h，二段升温速率包括5-10℃/min。

5)对步骤4中得到的硅碳复合材料通入氨气进行反应，掺杂温度包括700-900℃，掺杂时间包括0.5-2h，得到氮掺杂硅碳复合材料。

实施例1

将木质素磺酸钙与明胶在室温下搅拌溶于去离子水中，三者的质量比为10:1:50，完全溶解后，将平均粒径为100nm的纳米硅粉超声分散于上述混合溶液中，其中纳米硅粉与木质素磺酸钙的质量比为1:5，超声1.5h后得到混合均匀的浆料。将所得的混合浆料在喷雾干燥器中进行干燥，气氛为空气，进口温度为180℃，出料口温度为80℃，气流速度为8L/min，进料速度为8mL/min，将得到的初级硅碳复合材料置于管式炉中进行两段碳化，气氛为氩气。首先以2℃/min的升温速率升温至400℃，恒温1h后，然后以5℃/min的升温速率升温至750℃，恒温2h，得到硅碳复合材料Si@C。

恒温结束后，通20％(体积比浓度)氨气30min，得到氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C。

实施例2

将木质素磺酸钙与明胶在室温下搅拌溶于去离子水中，三者的质量比为10:1.5:50，完全溶解后，将平均粒径为150nm的纳米硅粉超声分散于上述混合溶液中，其中纳米硅粉与木质素磺酸钙的质量比为1:6，超声1h后得到混合均匀的浆料。将所得的混合浆料在喷雾干燥器中进行干燥，气氛为空气，进口温度为200℃，出料口温度为100℃，气流速度为10L/min，进料速度为8mL/min，将得到的初级硅碳复合材料置于管式炉中进行两段碳化，气氛为氩气。首先以2℃/min的升温速率升温至400℃，恒温1h后，然后以8℃/min的升温速率升温至800℃，恒温2h，得到硅碳复合材料Si@C。

恒温结束后，通20％(体积比浓度)氨气30min，得到氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C。

实施例3

将木质素磺酸钙与明胶在室温下搅拌溶于去离子水中，三者的质量比为10:1.25:50，完全溶解后，将平均粒径为125nm的纳米硅粉超声分散于上述混合溶液中，其中纳米硅粉与木质素磺酸钙的质量比为1:4，超声2h后得到混合均匀的浆料。将所得的混合浆料在喷雾干燥器中进行干燥，气氛为空气，进口温度为160℃，出料口温度为60℃，气流速度为10L/min，进料速度为10mL/min，将得到的初级硅碳复合材料置于管式炉中进行两段碳化，气氛为氩气。首先以10℃/min的升温速率升温至450℃，恒温2h后，然后以5℃/min的升温速率升温至700℃，恒温2h，得到硅碳复合材料Si@C。

恒温结束后，通20％(体积比浓度)氨气2h，得到氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C。

实施例4

将木质素磺酸钙与明胶在室温下搅拌溶于去离子水中，三者的质量比为10:1:50，完全溶解后，将平均粒径为120nm的纳米硅粉超声分散于上述混合溶液中，其中纳米硅粉与木质素磺酸钙的质量比为1:5，超声1h后得到混合均匀的浆料。将所得的混合浆料在喷雾干燥器中进行干燥，气氛为空气，进口温度为220℃，出料口温度为100℃，气流速度为10L/min，进料速度为8mL/min，将得到的初级硅碳复合材料置于管式炉中进行两段碳化，气氛为氩气。首先以5℃/min的升温速率升温至350℃，恒温2h后，然后以5℃/min的升温速率升温至850℃，恒温4h，得到硅碳复合材料Si@C。

恒温结束后，通20％(体积比浓度)氨气1h，得到氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C。

实施例5

将木质素磺酸钙与明胶在室温下搅拌溶于去离子水中，三者的质量比为10:1.5:50，完全溶解后，将平均粒径为130nm的纳米硅粉超声分散于上述混合溶液中，其中纳米硅粉与木质素磺酸钙的质量比为1:8，超声1.5h后得到混合均匀的浆料。将所得的混合浆料在喷雾干燥器中进行干燥，气氛为空气，进口温度为240℃，出料口温度为120℃，气流速度为10L/min，进料速度为10mL/min，将得到的初级硅碳复合材料置于管式炉中进行两段碳化，气氛为氩气。首先以2℃/min的升温速率升温至350℃，恒温1h后，然后以5℃/min的升温速率升温至800℃，恒温3h，得到硅碳复合材料Si@C。

恒温结束后，通20％(体积比浓度)氨气2h，得到氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C。

实施例6

将木质素磺酸钙与明胶在室温下搅拌溶于去离子水中，三者的质量比为10:1:50，完全溶解后，将平均粒径为100nm的纳米硅粉超声分散于上述混合溶液中，其中纳米硅粉与木质素磺酸钙的质量比为1:4，超声2h后得到混合均匀的浆料。将所得的混合浆料在喷雾干燥器中进行干燥，气氛为空气，进口温度为200℃，出料口温度为100℃，气流速度为10L/min，进料速度为8mL/min，将得到的初级硅碳复合材料置于管式炉中进行两段碳化，气氛为氩气。首先以8℃/min的升温速率升温至400℃，恒温1h后，然后以10℃/min的升温速率升温至900℃，恒温2h，得到硅碳复合材料Si@C。

恒温结束后，通20％(体积比浓度)氨气30min，得到氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C。

对比例1

将木质素磺酸钙与明胶在室温下搅拌溶于去离子水中，三者的质量比为10:1.5:50，完全溶解后，将所得的混合溶液在喷雾干燥器中进行干燥，气氛为空气，进口温度为180℃，出料口温度为80℃，气流速度为8L/min，进料速度为8mL/min，将碳材料置于管式炉中进行两段碳化，气氛为氩气。首先以2℃/min的升温速率升温至400℃，恒温1h后，然后以5℃/min的升温速率升温至750℃，恒温2h，得到碳材料。

恒温结束后，通20％(体积比浓度)氨气30min，得到氮掺杂碳材料N-C。

制备锂离子电池：

按照实施例1至6制备得到的硅碳复合材料Si@C和氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C以及对比例1制备得到的碳材料C和氮掺杂碳材料N-C分别作为负极材料，以相同的方法制得锂离子电池并测试其首次充电比容量、首次库伦效率以及循环性能。本实施例的锂离子电池制作过程如下：

将制备得到的N-Si@C与导电炭黑、粘结剂以8:1:1的质量比混合均匀制备成浆料，均匀涂覆于铜箔上，在60℃真空干燥箱中干燥4h，冷却至室温，利用压片机对其压片，表压10MPa，得到高压实的负极极片，并利用冲片机冲片，得到直径14mm的负极电极圆片，称重后在120℃真空干燥箱中干燥12h，得到负极电极片，以金属锂片为正极，聚丙烯薄膜为隔膜，浓度为1mol/L的LiPF6+EC/DEC/EMC(体积比为1:1:1)+5wt％FEC的混合液为电解液，在氩气氛围手套箱中组装成CR2032型纽扣电池，并在在100mA/g的电流密度下，0.02-1.5V的电压范围内对扣式电池进行恒流充放电，测试其电化学性能。

如表1所示，为负极材料分别是按照实施例1至6和对比例1制备得到的硅碳复合材料Si@C和氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C以及对比例1制备得到的碳材料C和氮掺杂碳材料N-C，然后以相同的方法制得的锂离子电池的首次充电比容量、首次库伦效率以及循环性能测试数据。

表1

由表1中测试数据可知，以掺杂了纳米硅的硅碳复合材料作为负极材料的锂离子电池的首次充电比容量远远高于以普通碳材料作为负极材料的锂离子电池，且以硅碳复合材料作为负极材料的锂离子电池的首次库伦效率和50次循环容量保持率依旧能够维持在一个较高的水平。进一步地，在硅碳复合材料Si@C中掺杂氮元素得到氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C，以氮掺杂硅碳复合材料N-Si@C作为负极材料能够有效提高锂离子电池的首次充电比容量和50次循环容量保持率，进一步提升锂离子电池的电池性能。因此采用以木质素磺酸钙和明胶作为碳源，纳米硅作为硅源，制备作为负极材料的硅碳复合材料，不仅提高了锂离子电池的充电比容量，改善了复合负极材料的循环稳定性，而且生产过程操作简单无污染，成品低廉，可实现大批量生产，且与酚醛树脂、聚丙烯腈等不可再生材料相比，具有巨大的成本优势和环保优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

将木质素磺酸钙、明胶、去离子水按照第一指定质量比例进行混合，得到混合溶液A；

将所述混合溶液A与纳米硅按照第二指定质量比例混合并超声分散第一指定时间，得到混合溶液B，所述纳米硅的平均粒径范围包括100～150nm；

将所述混合溶液B按照指定喷雾干燥工艺进行喷雾干燥，得到初级碳包覆纳米硅复合材料；

将所述初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料；

所述第一质量比例包括：木质素磺酸钙：明胶：去离子水为10:(1～1.5):50；

所述第二指定质量比例包括：所述纳米硅：所述混合溶液A为(1.25～2.5):(61～61.5)。

2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述将所述初级碳包覆纳米硅复合材料置于惰性气体氛围下，按照指定碳化工艺进行碳化，得到硅碳复合材料的步骤之后，还包括：

按照指定掺杂工艺对所述硅碳复合材料进行氮元素掺杂，得到氮掺杂硅碳复合材料。

3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述指定碳化工艺包括两段碳化工艺，所述两段碳化工艺包括：一段碳化温度包括350-450℃，一段碳化时间包括1-2h，一段升温速率包括2-10℃/min；二段碳化温度包括700-900℃，二段碳化时间包括2-4h，二段升温速率包括5-10℃/min。

4.根据权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述指定掺杂工艺包括：掺杂氛围包括氨气，掺杂温度包括700-900℃，掺杂时间包括0.5-2h。

5.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一指定时间包括0.5-2h。

6.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述指定喷雾干燥工艺包括：喷雾干燥的进口温度包括160-240℃，出料口温度包括60-120℃，气流速度包括8-10L/min，进料速度包括8-10mL/min。

7.一种硅碳复合材料，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的硅碳复合材料的制备方法制成。

8.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和锂离子电池电解液，所述负极极片为涂覆了权利要求7所述的硅碳复合材料的铜箔极片。

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