CN116169255A - 一种锂离子电池硅碳负极材料以及制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池硅碳负极材料以及制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将多孔碳基薄膜材料固定设置于反应器内部，再通入惰性气体置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器依次进行加热和保温后，通入硅烷气体进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；(3)后处理步骤(2)所得碳负极材料前驱体得到所述锂离子电池硅碳负极材料。所述制备方法利用多孔碳基薄膜材料，实现了均匀纳米硅颗粒的气相沉积，可以有效缓解硅在循环过程中的体积膨胀问题，同时，利用碳沉积有效改善材料的极化情况，从而有效改善硅碳负极材料的电化学性能。

Description

一种锂离子电池硅碳负极材料以及制备方法与应用
技术领域
本发明属于锂离子电池负极材料领域，尤其涉及一种锂离子电池硅碳负极材料以及制备方法与应用。
背景技术
锂离子电池在可移动电子设备、电动汽车以及大规模储能领域有巨大的应用前景及广泛的需求。传统锂离子电池体系选择的负极材料主要为石墨类材料。石墨类材料理论比容量较低，仅为372mAh·g-1，难以满足新型锂离子电池对高能量密度的要求。因此开发新的高容量锂离子电池负极材料至关重要。
硅因具备极高的理论比容量(4200mAh/g)、适宜的脱嵌锂电位而被视为新一代锂离子电池负极材料引起了广泛关注和研究兴趣。硅在充放电过程中极大的体积变化率(>300％)导致的首次库仑效率低、循环性能差等缺点成为制约硅基锂离子电池负极材料商业运用的主要障碍。
传统的通过化学气相沉积法制备纳米硅的方法里，硅源在分解后容易在碳基底材料上发生团聚形成微米级别的颗粒状或线状产物，失去纳米硅的独特优势，且直接使用纳米硅制硅碳负极材料时纳米硅很难均匀的分散在整个体系中，造成充放电过程中极片膨胀率过大进而使材料性能劣化。
CN 104103821A公开了一种硅碳负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)在化学气相沉积反应室内放置催化剂；2)加热化学气相沉积反应室，往化学气相沉积反应室内通入反应气体源和载气，将化学气相反应过程中产生的Si-Siox通过动态旋转的经过羧基化处理的碳基体，制得硅碳负极材料的前驱体；3)对前驱体进行有机热解碳包覆处理，然后在非氧化气氛中煅烧得到硅碳负极材料。这种方法可以制得高比容量的纳米硅，但是硅无法充分的均匀分布在碳基底所有表界面，造成循环性能劣化、材料体积膨胀率过高等隐患。
CN 1903793公开了一种碳硅复合材料及其制备方法和用途，所述硅碳复合材料包括硅基体，及在其上生长的碳纳米管或纳米碳纤维，其中碳纳米管或纳米碳纤维具有笔直的几何外观，或具有弯曲或螺旋的几何外观。该碳硅复合材料的制备方法有多种，可以将催化剂负载到硅材料上，或是将催化剂与硅颗粒混合或制成合金后，再使用化学气相沉积方法沉积碳纳米管或纳米碳纤维。该方法提供的表面生长的碳纳米管或纳米碳纤维虽然具有较大的比表面积和较大的孔隙率，但是硅颗粒无法均匀分布其表面上，无法解决在循环过程中，硅颗粒体积膨胀的问题。
CN 109449388A公开了一种锂离子电池碳硅负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将淀粉和催化剂混匀后在真空条件下碳化，然后进行洗涤、干燥、研磨、过筛后得到多孔碳；(2)将石墨水溶液和纳米硅水溶液混合后，再加入步骤(1)制备好的多孔碳进行混合，混合物干燥、研磨、过筛；(3)将有机碳源溶于水中，再依次加入步骤(2)的产物和浓硫酸，混合液搅拌后保温、洗涤、干燥后进行真空碳化，得到锂离子电池碳硅负极材料。该方法采用石墨作为硅颗粒体积膨胀的缓冲体，但是石墨类材料理论比容量较低，难以满足新型锂离子电池对高能量密度的要求；且所述制备方法过程繁杂，不利于工业化生产。
因此，提供一种可以缓解硅在循环过程中体积膨胀问题的同时，也能降低生产难度，利用硅的产业化的硅碳复合材料的制备方法已经成为本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池硅碳负极材料以及制备方法与应用。所述制备方法利用多孔碳基薄膜材料，实现了均匀纳米硅颗粒的气相沉积，可以有效缓解硅在循环过程中的体积膨胀问题，同时，利用碳沉积有效改善材料的极化情况，从而有效改善硅碳负极材料的电化学性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供看一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将多孔碳基薄膜材料固定设置于反应器内部，再通入惰性气体置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器依次进行加热和保温后，通入硅烷气体进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；
(3)对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体依次进行碳包覆、破碎、二次包覆以及碳化后得到所述锂离子电池硅碳负极材料。
本发明提供的锂离子电池硅碳负极材料的制备方法中利用多孔碳基薄膜材料作为基底，实现了均匀纳米硅颗粒的气相沉积，有效缓解了硅在循环过程中的体积膨胀问题。
硅烷气体的沉积一般不易进行，本发明利用硅烷气体通入多孔碳基薄膜材料前后形成的压力差，使硅烷气体沉积在多孔碳基薄膜材料的空隙内，并且多孔碳基薄膜材料可以通过控制气流方向定向引导硅烷分子在空隙内部的沉积吸附，从而做到将硅烷气体通过多孔碳基薄膜材料空隙的时候部分有效吸附在空隙内部。
本发明不对所述反应器做具体限定，只要可以保证气流定向通过，且可加热的设备即可。
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料包括碳纸、碳纳米管薄膜或石墨烯膜中的任意一种。
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的厚度为100-500μm，例如可以是100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm或500μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明提供的多孔碳基薄膜材料的厚度太厚，会使得多孔碳基薄膜材料前后两面沉积的硅烷量差距较大，造成沉积不均匀的缺点；如果厚度太薄，当硅烷气体以一定流速通过时，可能会穿透所述多孔碳基薄膜材料，无法实现硅烷气体沉积在多孔碳基薄膜内，造成材料的浪费。
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的迂曲度为1.5-5，例如可以是1.5、2、、2.5、3、3.5、4、4.5或5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述加热的终点为600-800℃，例如可以是600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、720℃、740℃、760℃、780℃或800℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述保温的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的放置位置与步骤(2)所述硅烷气体的流通方向的夹角为60-120°，例如可以是60°、70°、80°、90°、100°、110°或120°，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的放置位置与步骤(2)所述硅烷气体的流通方向的夹角为90°。
本发明所述多孔碳基薄膜材料放置的位置与硅烷气体的流通方向呈现一定的角度，硅烷气体可以通过所述多孔碳基薄膜材料，便于硅烷沉积在多孔碳基薄膜材料的空隙内部。
优选地，步骤(2)所述硅烷气体的气体流速为0.1-2L/min，例如可以是0.1L/min、0.5L/min、1L/min、1.5L/min或2L/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述硅烷气体的气体流速过快会减小硅烷气体在膜材料内部的停留时间，无法实现有效吸附，另外，气流速度过大，会导致膜材料强度无法承受，导致破裂；此外，因为膜材料存在一定的迂曲度，对气体具有一定的阻碍作用，气流速度过慢则会导致硅烷气体无法通过膜，只停留在膜材料的表面。
优选地，步骤(2)所述硅烷气体的流通时间为2-5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述碳包覆是在惰性气体氛围中进行的。
优选地，所述惰性气体包括氦气和/或氩气。
优选地，步骤(3)所述碳包覆的温度为800-1200℃，例如可以是800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述碳包覆的包覆时间为2-6h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4好、4.5h、5h、5.5h或6h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述碳包覆过程中的含碳气源包括甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯或乙炔中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括甲烷和乙烷的组合，甲烷和丙烷的组合，甲烷和乙烯的组合，甲烷和丙烯的组合，甲烷和乙炔的组合，甲烷、乙烷和乙炔的组合或甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和乙炔的组合。
优选地，步骤(3)所述破碎后颗粒的平均粒径D50＝5-20μm，例如可以是5μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述二次包覆的包覆材料包括有机碳源。
优选地，所述有机碳源包括沥青、焦油、酚醛树脂中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括沥青和焦油的组合，沥青和酚醛树脂的组合，焦油和酚醛树脂的组合，或沥青、焦油和酚醛树脂的组合。
优选地，步骤(3)所述二次包覆的包覆比例为5-20％，例如可以是5％、8％、10％、12％、14％、16％、18％或20％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述碳化的温度为800-1200℃，例如可以是800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述碳化的时间为3-10h，例如可以是3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明第一方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将多孔碳基薄膜材料固定设置于反应器内部，再通入惰性气体置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；所述孔碳基薄膜材料的厚度为100-500μm，迂曲度为1.5-5；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器加热至600-800℃并保温0.5-2h后，以0.1-2L/min的气体流速通入硅烷气体2-5h，硅烷气体在多孔碳基材料内部进行化学气相沉积反应，形成纳米硅颗粒，得到硅碳负极材料前驱体；所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的放置位置件的夹角为60-120°；
(3)在惰性气体氛围下对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体在800-1200℃的温度下采用含碳气源进行碳包覆2-6h后破碎得到平均粒径D50＝5-20μm的破碎后颗粒，采用包覆材料进行二次包覆以及在800-1200℃碳化3-10h后得到所述锂离子电池硅碳负极材料；所述二次包覆的包覆比例为5-20％。
第二方面，本发明提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料通过第一方面所述的制备方法得到。
第三方面，本发明提供了一种采用第一方面所述制备方法制备得到的锂离子电池硅碳负极材料的应用，所述锂离子电池硅碳负极材料用作锂离子电池的负极材料。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法利用多孔碳基薄膜材料，实现了均匀纳米硅颗粒的气相沉积，可以有效缓解硅在循环过程中的体积膨胀问题，同时，利用碳沉积有效改善材料的极化情况，从而有效改善硅碳负极材料的电化学性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将碳纸固定设置于反应器内部，再通入氦气置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；所述孔碳基薄膜材料的厚度为250μm，迂曲度为3；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器加热至700℃并保温1.2h后，以0.5L/min的气体流速通入硅烷气体3.5h进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的放置位置件的夹角为90°；
(3)在氦气氛围下对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体在1000℃的温度下采用甲烷进行碳包覆4h后破碎得到平均粒径D50＝10μm的破碎后颗粒，采用沥青进行二次包覆以及在1000℃碳化后得到所述锂离子电池硅碳负极材料；所述二次包覆的包覆比例为10％。
实施例2
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将碳纸固定设置于反应器内部，再通入氦气置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；所述孔碳基薄膜材料的厚度为100μm，迂曲度为1.5；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器加热至600℃并保温2h后，以0.1L/min的气体流速通入硅烷气体5h进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述碳纸的放置位置件的夹角为60°；
(3)在氦气氛围下对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体在1200℃的温度下采用乙炔进行碳包覆2h后破碎得到平均粒径D50＝20μm的破碎后颗粒，采用焦油进行二次包覆以及在1200℃碳化3h后得到所述锂离子电池硅碳负极材料；所述二次包覆的包覆比例为8％。
实施例3
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将碳纸固定设置于反应器内部，再通入氦气置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；所述孔碳基薄膜材料的厚度为500μm，迂曲度为5；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器加热至800℃并保温0.5h后，以2L/min的气体流速通入硅烷气体2h进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述碳纸的放置位置件的夹角为120°；
(3)在氦气氛围下对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体在800℃的温度下采用乙烷和丙烷的混合气体进行碳包覆6h后破碎得到平均粒径D50＝5μm的破碎后颗粒，采用酚醛树脂进行二次包覆以及在800℃碳化10h后得到所述锂离子电池硅碳负极材料；所述二次包覆的包覆比例为12％。
实施例4
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将碳纸固定设置于反应器内部，再通入氦气置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；所述孔碳基薄膜材料的厚度为300μm，迂曲度为2.7；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器加热至680℃并保温1.6h后，以0.8L/min的气体流速通入硅烷气体4h进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述碳纸的放置位置件的夹角为85°；
(3)在氦气氛围下对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体在1050℃的温度下采用甲烷和乙炔的混合气体进行碳包覆3.5h后破碎得到平均粒径D50＝15μm的破碎后颗粒，采用沥青进行二次包覆以及在1050℃碳化8h后得到所述锂离子电池硅碳负极材料；所述二次包覆的包覆比例为16％。
实施例5
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(1)所述的碳纸更换为碳纳米管薄膜，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(1)所述的碳纸更换为石墨烯膜，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(1)所述的碳纸的厚度更换为80μm，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(1)所述的碳纸的厚度更换为600μm，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(2)所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述碳纸的放置位置件的夹角更改为20°，其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(2)所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述碳纸的放置位置件的夹角更改为0°，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(2)所述加热的终点更改为500℃，其余均与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法除将步骤(2)所述加热的终点更改为900℃，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法包括如下步骤：
将化学气相沉积设备抽真空，将硅烷和氩气的混合气体通入化学气相沉积设备中，800℃加热7h，制得硅颗粒。再将乙炔和氩气的混合气体通入化学气相沉积设备中，800℃加热1h，在硅颗粒表面制备碳包覆层，制得硅碳负极材料。
对比例2
本对比例提供了一种锂离子电池硅碳负极材料，所述锂离子电池硅碳负极材料的制备方法包括如下步骤：
(a)混合纳米硅分散液、导电添加剂以及包覆剂材料后，分散搅拌2h后喷雾干燥得到粉体材料；
(b)以3℃/min的升温速率升温至1000℃，对步骤(a)所得粉体材料进行碳化热处理6h后，粉碎得到硅碳负极材料前驱体；
(c)采用石墨材料与步骤(b)所得硅碳负极材料前驱体进行复配，得到所述锂离子电池硅碳负极材料。
将实施例1-12与对比例1-2制备得到的锂离子电池硅碳负极材料应用于锂离子电池中，对锂离子电池进行电化学性能检测。测试在武汉蓝电CT2001A型电池测试仪上进行，电压范围为0.005-1.5V，容量测试倍率为0.05C/0.05C，循环的测试倍率为0.5C/0.5C，具体测试结构如表1所示。
电池的循环测试是将材料与商业石墨材料进行混合制备成420mAh/g的负极材料，与三元正极材料匹配成全电池测试所得，以三元材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)为正极，以LiPF6(溶剂为EC+DEC，体积比1：1，浓度1.3mol/l)为电解液，celegard2400为隔膜制备出软包电池。
满电反弹测试：首先测试其定容后软包电池解剖测试其负极极片的厚度D1，之后对循环100次并对软包电池进行满电充电，之后解剖其软包电池测试其负极极片的厚度为D2，之后计算出满电反弹率＝(D2-D1)/D1。
表1
Figure BDA0003374417050000131
由表1可知，本发明所得到的硅碳负极材料可以得到1530mAh/g以上的高容量，且材料首效较高，循环性能优异，不同的碳纳米薄膜基体都能有效的实现纳米硅沉积，保证电池的循环性能的提升。对比发现，当膜材料厚度过低时，在反应过程中会导致膜材料的损坏，无法有效形成硅烷气体的吸附膜，会导致材料的容量降低，但是，当薄膜厚度过厚时，气体的通过率会变低，从而导致硅烷气体在前部沉积过多，而后面沉积过少的不均匀现象发生，另外，前部沉积过多，也会导致硅纳米颗粒的聚集，导致电池的循环性能下降；对比发现，当薄膜的放置角度较低时，硅烷气体会选择性的绕过薄膜材料，导致在膜材料上的沉积量较少，最终无法实现纳米硅颗粒在薄膜材料上的制备，不能起到制备高容量硅碳负极材料的作用；当热解反应温度较高或较低时都不利于材料中纳米硅的沉积，从而导致材料的容量有下降。
综上所述，本发明提供的锂离子电池硅碳负极材料的制备方法利用多孔碳基薄膜材料，实现了均匀纳米硅颗粒的气相沉积，可以有效缓解硅在循环过程中的体积膨胀问题，同时，利用碳沉积有效改善材料的极化情况，从而有效改善硅碳负极材料的电化学性能。
申请人声明，以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将多孔碳基薄膜材料固定设置于反应器内部，再通入惰性气体置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器依次进行加热和保温后，通入硅烷气体进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；
(3)对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体依次进行碳包覆、破碎、二次包覆以及碳化后得到所述锂离子电池硅碳负极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料包括碳纸、碳纳米管薄膜或石墨烯膜中的任意一种；
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的厚度为100-500μm；
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的迂曲度为1.5-5。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的终点为600-800℃；
优选地，步骤(2)所述保温的时间为0.5-2h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的放置位置与步骤(2)所述硅烷气体的流通方向的夹角为60-120°；
优选地，步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的放置位置与步骤(2)所述硅烷气体的流通方向的夹角为90°；
优选地，步骤(2)所述硅烷气体的气体流速为0.1-2L/min；
优选地，步骤(2)所述硅烷气体的流通时间为2-5h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碳包覆是在惰性气体氛围中进行的；
优选地，所述惰性气体包括氦气和/或氩气；
优选地，步骤(3)所述碳包覆的温度为800-1200℃；
优选地，步骤(3)所述碳包覆的包覆时间为2-6h；
优选地，步骤(3)所述碳包覆过程中的含碳气源包括甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯或乙炔中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述破碎后颗粒的平均粒径D50＝5-20μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述二次包覆的包覆材料包括有机碳源；
优选地，所述有机碳源包括沥青、焦油、酚醛树脂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(3)所述二次包覆的包覆比例为5-20％；
优选地，步骤(3)所述碳化的温度为800-1200℃；
优选地，步骤(3)所述碳化的时间为3-10h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将多孔碳基薄膜材料固定设置于反应器内部，再通入惰性气体置换反应器内部中的空气，使得反应器内部内形成无氧环境；所述多孔碳基薄膜材料的厚度为100-500μm，迂曲度为1.5-5；
(2)对步骤(1)所述形成无氧环境的反应器加热至600-800℃并保温0.5-2h后，以0.1-2L/min的气体流速通入硅烷气体2-5h进行化学气相沉积反应，得到硅碳负极材料前驱体；所述硅烷气体的流通方向与步骤(1)所述多孔碳基薄膜材料的放置位置件的夹角为60-120°；
(3)在惰性气体氛围下对步骤(2)所得硅碳负极材料前驱体在800-1200℃的温度下采用含碳气源进行碳包覆2-6h后破碎得到平均粒径D50＝5-20μm的破碎后颗粒，采用包覆材料进行二次包覆以及在800-1200℃碳化3-10h后得到所述锂离子电池硅碳负极材料；所述二次包覆的包覆比例为5-20％。
9.一种锂离子电池硅碳负极材料，其特征在于，所述锂离子电池硅碳负极材料通过权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。
10.一种如权利要求9所述锂离子电池硅碳负极材料的应用，其特征在于，所述锂离子电池硅碳负极材料用作锂离子电池的负极材料。
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