CN116487552A - 一种硅基负极材料及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

一种硅基负极材料及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种硅基负极材料及其制备方法和锂离子电池，所述制备方法包括以下步骤：(1)将沥青和有机溶剂混合，得到悬浮液；(2)将所述悬浮液和硅源混合，得到浆料；(3)将所述浆料和碳材料混合，进行炭化处理，得到所述硅基负极材料。本发明采用液相湿法造粒和炭化工艺，构建了一种多级稳定的硅基负极材料，该方法保证了硅基颗粒均匀分散于石墨基体中，同时在剪切力和炭化沥青的共同作用下连接成紧密接触的颗粒，保证了硅膨胀应力的有效释放，进一步提高了硅基负极材料的结构稳定性。因此，该结构可以有效改善硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀问题，提高硅基负极材料的循环稳定性和首效性能。

Description

一种硅基负极材料及其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种硅基负极材料及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
燃油车逐步退出市场，随之而来的是对新能源汽车的巨大需求，但消费者的续航焦虑促使锂离子电池对能量密度和循环寿命等要求越来越高。相比传统石墨负极，硅基负极具有极高比容量(4200mAh g-1)，有望推动高能量密度电池的迭代升级。但其在脱嵌锂过程中存在较大体积变化(约300％)，导致电极材料粉碎脱落，影响循环稳定性。相反，石墨具有高的初始库仑效率、良好的导电性和结构稳定性。因此将石墨和硅进行复配，发挥二者的协同作用，不仅可以提高能量密度，还可以有效缓解硅体积膨胀，确保电池寿命。
目前传统制备工艺是将硅与石墨物理混合，例如CN104993109B公开了一种液相物理法制备石墨烯/纳米硅锂离子电池负极材料的方法，制备步骤为：一、将表面活性剂按比例溶于去离子水得到溶液；二、将石墨粉和纳米硅粉均匀分散至溶液中；三、将石墨粉和纳米硅粉混合分散液作超声空化处理；四、对溶液进行离心分离处理；五、将溶液静置一定时间并取其上层溶液；六、上层清液真空抽滤并干燥得到灰色粉末；七、灰色粉末煅烧，即得到石墨烯和纳米硅的复合材料。CN113422036B公开了一种具有层状结构硅碳负极材料的制备方法，该方法旨在解决现今锂离子电池硅碳负极材料存在膨胀不均匀，从而导致材料界面不稳定的技术问题。该方法的大致步骤为：选取片状单粒子的石墨和硅颗粒并混合，得到混合粉体；将混合粉体加入碳源前驱体溶液中，通过物理搅拌和超声分散，得到混合粉体悬浊液；将混合粉体悬浊液进行抽滤成型，得到高取向度的层状堆叠固体；将层状堆叠固体进行高温碳化，得到被无定型碳均匀包覆的层状石墨/硅固体；将层状石墨/硅固体进行粉碎，得到层状石墨/硅复合物；以碳纳米管和硬炭前驱体为原料，在层状石墨/硅复合物表面束缚一层碳纳米管导电网络，最终得到具有层状结构的硅碳负极材料。然而，上述技术方案无法保证硅在石墨基体中的均匀分散，会造成聚集硅域产生应力集中，并且硅和石墨体积变化相差较大，很容易导致硅和石墨脱离接触，无法起到有效的膨胀缓冲。
因此，如何避免聚集硅域产生应力集中，保证硅膨胀应力的有效释放，是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硅基负极材料及其制备方法和锂离子电池。本发明采用液相湿法造粒和炭化工艺，构建了一种多级稳定的硅基负极材料，该方法保证了硅基颗粒均匀分散于碳材料中，同时在剪切力和炭化沥青的共同作用下连接成紧密接触的颗粒，其中炭化沥青填充在硅和碳材料接触组分之间的空隙，形成碳网络，该方法一方面通过碳网络增加了组分之间的接触面积，保证了硅膨胀应力的有效释放，另一方面，该方法制备的硅基负极材料固定了每个组分的位置，保持了颗粒结构的稳定性，避免了裂缝的形成。因此，该结构可以有效改善硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀问题，提高硅基负极材料的循环稳定性和首效性能。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种硅基负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青和有机溶剂混合，得到悬浮液；
(2)将所述悬浮液和硅源混合，得到浆料；
(3)将所述浆料和碳材料混合，进行炭化处理，得到所述硅基负极材料。
本发明采用液相湿法造粒和炭化工艺，构建了一种多级稳定的硅基负极材料，该方法保证了硅基颗粒均匀分散于碳材料中，同时在剪切力和炭化沥青的共同作用下连接成紧密接触的颗粒，其中炭化沥青填充在硅和碳材料接触组分之间的空隙，形成了碳网络；该方法一方面通过碳网络增加了组分之间的接触面积，保证了硅膨胀应力的有效释放，另一方面，该方法制备的硅基负极材料固定了每个组分的位置，保持了颗粒结构的稳定性，避免了裂缝的形成。因此，该结构可以有效改善硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀问题，提高硅基负极材料的循环稳定性和首效性能。
本发明采用炭化后的沥青作为桥梁，不但可以缓解硅的体积膨胀，还可以将硅和石墨牢牢固定在一起，提升材料的导电性，保持颗粒结构的稳定，进而提升材料的循环稳定性。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)所述有机溶剂包括苯、二甲苯、二硫化碳、四氯化碳、氢氧化钠、吡啶、环己烷、丙酮或四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合，优选为四氢呋喃或环己烷。
优选地，所述有机溶剂的体积满足以下条件：
V＝4×[C0-C1×(1-0.6k)]×1000/(C2-C1) 式Ⅰ
其中，V为所述有机溶剂的体积，单位为mL，C0为所述硅基负极材料的理论克容量，单位为mAh/g，C1为所述碳材料的克容量，单位为mAh/g，C2为所述硅源的克容量，单位为mAh/g，k为所述沥青以所述硅源质量为基准的质量百分比，单位为％。
本发明中，制备得到的硅基负极材料的理论克容量为500mAh/g。
本发明对碳材料的克容量不作具体限定，可以从350-365mAh/g的范围内进行选择。
本发明对硅源的克容量不作具体限定，可以从1400-3800mAh/g的范围内进行选择。
本发明中，若有机溶剂的加入量不满足上述关系式，则溶剂添加量过多，会造成固含量过低，喷洒于石墨之后会造成石墨团聚，分散效果较差；溶剂添加量较少，会造成固含量过高，喷洒液柱中所含硅颗粒过多，同样难以起到较好的分散效果。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)所述沥青的软化点为30-250℃，例如可以是30℃、40℃、80℃、120℃、160℃、180℃、220℃或250℃等。
本发明中，若沥青的软化点过低，则炭化后大量轻组分释放形成孔隙，大量缺陷致使副反应过多，造成活性锂损失较多；若沥青的软化点过高，则炭化后残碳量也会增高，但过多的残碳量会造成容量的衰减。
优选地，以所述硅源的质量为基准，步骤(1)所述沥青的质量百分比为1-10wt.％，例如可以是1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％或10wt.％等。
本发明中，合适的沥青量可以稳定硅基负极材料的结构，形成坚固的导电网络，有效地缓解体积膨胀，防止容量衰减。若沥青的质量百分比过低，则无法将硅与石墨颗粒紧密结合在一起，不能有效抑制电极的体积膨胀；若沥青的质量百分比过高，则得到的硅基负极材料尺寸过大，无法保持原有结构，导致硅基负极材料粉碎，造成循环衰减。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)所述混合的过程中伴有搅拌和超声处理。
优选地，所述搅拌的速率为1000-3000rpm，例如可以是1000rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm或3000rpm等。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(2)所述硅源包括氧化亚硅、预锂氧化亚硅、预镁氧化亚硅、硅碳材料或硅单质中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(2)所述混合的方式包括：将硅源分散在悬浮液中，得到浆料。
优选地，所述分散的过程中伴有搅拌和超声处理，所述搅拌的速率为500-1000rpm，例如可以是500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm或1000rpm等，优选700-900rpm。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(3)所述碳材料包括石墨、软碳或硬碳中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(3)所述混合的方式包括喷洒、喷雾干燥、超声分散或机械搅拌分散中的任意一种，优选为喷洒。
本发明中，采用喷洒的方式，将浆料喷洒在石墨材料中，可以保证了硅基颗粒均匀分散于石墨基体。
优选地，步骤(3)所述混合的过程中伴有搅拌。
优选地，步骤(3)所述混合的时间为30-90min，例如可以是30min、40min、50min、60min、70min、80min或90min等。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(3)所述炭化在惰性气氛中进行。
优选地，所述惰性气氛中的气体包括氩气和/或氮气。
优选地，步骤(3)所述炭化处理的温度为500-900℃，例如可以是500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃或900℃等。
本发明中，若炭化处理的温度过低，则炭化不完全，材料导电率较低；若炭化处理的温度过高，则硅晶粒长大，循环稳定性变差。
优选地，步骤(3)所述炭化处理的时间为0.5-1.5h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h等。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(Ⅰ)将沥青通过搅拌和超声分散处理溶解于有机溶剂中，得到悬浮液；
(Ⅱ)在搅拌和超声处理的条件下，将硅源加入到所述悬浮液中，得到浆料；
其中，所述硅源和所述沥青的质量比为1:(1-10)；
(Ⅲ)将所述浆料喷洒在石墨材料中，并搅拌30-90min，得到混合料；
(Ⅳ)将所述混合料在惰性气氛中进行500-900℃的炭化处理，得到所述硅基负极材料。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的制备方法制备得到的硅基负极材料，所述硅基负极材料包括硅基颗粒和包覆在所述硅基颗粒表面的碳包覆层，所述硅基颗粒和所述碳包覆层之间通过炭化沥青连接。
本发明中，硅基颗粒在剪切力和炭化沥青的共同作用下连接成紧密接触的复合颗粒，保证了硅膨胀应力的有效释放，进一步提高了硅基负极材料的结构稳定性。
第三方面，本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极中包括如第二方面所述的硅基负极材料。
优选地，所述锂离子电池的负极包括所述硅基负极材料、导电剂和粘结剂。
优选地，所述硅基负极材料、导电剂和粘结剂的质量比为(70-96):(2-15):(2-15)，其中，硅基负极材料的选择范围“70-96”例如可以是70、75、80、85、90或96等，导电剂的选择范围“2-15”例如可以是2、5、10或15等，粘结剂的选择范围“2-15”例如可以是2、5、10或15等。
本发明对导电剂的种类不作限定，示例性的，例如可以是乙炔黑、碳纳米管或导电炭黑等。
本发明对粘结剂的种类不作限定，示例性的，例如可以是聚酰亚胺、聚丙烯腈或聚丙烯酸等，所述聚酰亚胺的质量分数可以为6-10％(以粘结剂的溶质和溶剂的总质量为基准)，聚丙烯腈的质量分数可以为6-15％，聚丙烯酸的质量分数可以为6-15％。
本发明对锂离子电池的负极的制备方式不作具体限定，示例性的，例如可以采用下述方法进行制备：
(a)在匀浆盒中放入10mm锆珠1个、5mm锆珠2个，然后依次添加1.4g硅基负极材料和0.3g导电炭黑，转移至脱泡罐中，公转800-2500r/min、自转1000-2500r/min，混合10-20min，得到第一混料；
(b)然后另取匀浆盒，添加2g聚丙烯酸和1g去离子水，转移至脱泡罐中，公转800-2500r/min、自转1000-2500r/min，混合3-6min，得到第二混料。
(c)将第一混料和第二混料混合，转移至脱泡罐中，公转800-2500r/min、自转1000-2500r/min，混合3min，然后公转2000r/min、自转2500r/min，于真空状态混合9min，混合结束后取出查看粘度，适当添加去离子水调节粘度至2000-5000cps，得到浆料。
(d)取出浆料在铜箔上进行涂布，面密度为4.0mg/cm2，将涂好的负极片转移至鼓风干燥箱中于80℃干燥10min，极片压实密度为1.4-1.6g cm-3，辊压后裁切为直径14mm的负极片。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列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。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明采用液相湿法造粒和炭化工艺，构建了一种多级稳定的硅基负极材料，该方法保证了硅基颗粒均匀分散于碳材料中，同时在剪切力和炭化沥青的共同作用下连接成紧密接触的颗粒，其中炭化沥青填充在硅和碳材料接触组分之间的空隙，形成了碳网络；该方法一方面通过碳网络增加了组分之间的接触面积，保证了硅膨胀应力的有效释放，另一方面，该方法制备的硅基负极材料固定了每个组分的位置，保持了颗粒结构的稳定性，避免了裂缝的形成。因此，该结构可以有效改善硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀问题，提高硅基负极材料的循环稳定性和首效性能。
附图说明
图1为本发明中实施例1提供的硅基负极材料的SEM图。
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硅基负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将软化点为200℃的沥青通过搅拌和超声分散处理溶解于有机溶剂中，得到悬浮液；
其中，以氧化硅的质量为基准，沥青的质量百分比为4％，有机溶剂为苯，有机溶剂的体积满足以下条件：
V/4＝[C0-C1×(1-0.6k)]×1000/(C2-C1)，其中C0为500mAh/g，C1为350mAh/g，C2为1400mAh/g，k为4％，搅拌的速率为2000rpm；
(2)在搅拌和超声处理的条件下，将氧化硅加入到所述悬浮液中，得到浆料；
其中，搅拌的速率为800rpm；
(3)将石墨放入混料机开启搅拌，然后将浆料以喷洒的形式喷洒在石墨材料中，待浆料全部喷洒完成后持续搅拌混合30min，得到混合料；
(4)将所述混合料在氩气气氛中进行600℃的炭化处理，时间为1h，得到所述硅基负极材料。
图1示出了本实施例制备的硅基负极材料的SEM图，由图可知，一定量的硅颗粒和石墨颗粒组装在一起，且硅颗粒分布均匀，表明此法造粒完全可行。
实施例2
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将软化点为30℃的沥青通过搅拌和超声分散处理溶解于有机溶剂中，得到悬浮液；
其中，以硅碳的质量为基准，沥青的质量百分比为4％，有机溶剂为二甲苯，有机溶剂的体积满足以下条件：
V/4＝[C0-C1×(1-0.6k)]×1000/(C2-C1)，其中C0为500mAh/g，C1为350mAh/g，C2为1600mAh/g，k为1％，搅拌的速率为1000pm；
(2)在搅拌和超声处理的条件下，将硅碳加入到所述悬浮液中，得到浆料；
其中，搅拌的速率为500rpm；
(3)将石墨放入混料机开启搅拌，然后将浆料以喷洒的形式喷洒在石墨材料中，待浆料全部喷洒完成后持续搅拌混合60min，得到混合料；
(4)将所述混合料在氮气气氛中进行500℃的炭化处理，时间为1.5h，得到所述硅基负极材料。
实施例3
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将软化点为250℃的沥青通过搅拌和超声分散处理溶解于有机溶剂中，得到悬浮液；
其中，以硅单质的质量为基准，沥青的质量百分比为4％，有机溶剂为二硫化碳，有机溶剂的体积满足以下条件：
V/4＝[C0-C1×(1-0.6k)]×1000/(C2-C1)，其中C0为500mAh/g，C1为350mAh/g，C2为2500mAh/g，k为10％，搅拌的速率为3000rpm；
(2)在搅拌和超声处理的条件下，将硅单质加入到所述悬浮液中，得到浆料；
其中，搅拌的速率为1000rpm；
(3)将石墨放入混料机开启搅拌，然后将浆料以喷洒的形式喷洒在石墨材料中，待浆料全部喷洒完成后持续搅拌混合90min，得到混合料；
(4)将所述混合料在氩气气氛中进行900℃的炭化处理，时间为0.5h，得到所述硅基负极材料。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的质量百分比为1％。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的质量百分比为2％。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的质量百分比为6％。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的质量百分比为8％。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的质量百分比为10％。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的质量百分比为0.5％。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的质量百分比为20％。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例11
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的软化点为30℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例12
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的软化点为70℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例13
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的软化点为150℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例14
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的软化点为250℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例15
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的软化点为20℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例16
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述沥青的软化点为260℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例17
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(1)所述有机溶剂的体积为1000mL，即不满足式Ⅰ。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例18
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(4)所述炭化处理的温度为400℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例19
本实施例与实施例1的不同之处为，步骤(4)所述炭化处理的温度为1000℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处为，不进行步骤(1)，而是直接将氧化硅和石墨混合。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
性能测试
将实施例1-19和对比例1提供的硅基负极材料制成负极极片，具体步骤包括：
(a)在匀浆盒中放入10mm锆珠1个、5mm锆珠2个，然后依次添加1.4g硅基负极材料和0.3g导电炭黑，转移至脱泡罐中，公转800r/min、自转1000r/min，混合20min，得到第一混料；
(b)然后另取匀浆盒，添加2g聚丙烯酸和1g去离子水，转移至脱泡罐中，公转2000r/min、自转2500r/min，混合3min，得到第二混料。
(c)将第一混料和第二混料混合，转移至脱泡罐中，公转800r/min、自转1000r/min，混合3min，然后公转2000r/min、自转2500r/min，于真空状态混合9min，混合结束后取出查看粘度，适当添加去离子水调节粘度至3000cps，得到浆料。
(d)取出浆料在铜箔上进行涂布，面密度为4.0mg/cm2，将涂好的负极极片转移至鼓风干燥箱中于80℃干燥10min，极片压实密度为1.6g cm-3，辊压后裁切为直径14mm的负极极片。
将上述负极极片进行组装，得到扣式半电池CR2032。
对上述扣式半电池CR2032进行电化学性能测试，包括首次库伦效率测试、循环性能测试以及体积膨胀程度的测试。
首次库伦效率测试：采用四步放电进行测试(0.1C、0.05C、0.02C、0.01C)，电压范围0.005-1.5V。
循环性能测试：测试倍率为0.33C，电压范围0.005-1.5V。
体积膨胀程度的测试：对比辊压后的极片和满电极片的厚度来测试体积膨胀。
测试结果如表1所示。
表1
分析：
由上表可知，本发明提供的制备方法保证了硅基颗粒均匀分散于石墨基体中，同时在剪切力和炭化沥青的共同作用下连接成紧密接触的颗粒，保证了硅膨胀应力的有效释放，进一步提高了硅基负极材料的结构稳定性。该结构可以有效改善硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀问题，提高硅基负极材料的循环稳定性和首效性能。
由实施例1与实施例9-10的数据结果对比可知，沥青的质量百分比过低，则无法将硅与石墨颗粒紧密结合在一起，不能有效抑制电极的体积膨胀；沥青的质量百分比过高，则颗粒尺寸过大，无法保持原有结构，导致颗粒粉碎，造成比容量大幅度衰减。
由实施例1与实施例15-16的数据结果对比可知，沥青的软化点过低，则轻组分挥发后造成表面缺陷过多，不可逆容量增大，与电解液的副反应过多，从而导致容量首效较低，膨胀较大，循环稳定性较差；沥青的软化点过高，则炭化后残碳量也会增高，但过多的残碳量会造成容量的衰减。
由实施例1与实施例17的数据结果对比可知，若有机溶剂的体积不满足式Ⅰ，则硅颗粒无法均匀分散于石墨基体，其锂化应力无法得到有效释放，从而导致较差的循环稳定性。
由实施例1与实施例18-19的数据结果对比可知，炭化处理的温度过低，则炭化不完全，导电较差，从而导致容量发挥较低；炭化处理的温度过高，则硅晶粒会长大，从而导致循环稳定性较差。
由实施例1与对比例1的数据结果对比可知，若将氧化硅和石墨直接物理混合，则石墨基体无法吸收硅在锂化时产生的膨胀应力，硅颗粒会在脱嵌锂过程中发生破碎，导致性能衰减。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种硅基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青和有机溶剂混合，得到悬浮液；
(2)将所述悬浮液和硅源混合，得到浆料；
(3)将所述浆料和碳材料混合，进行炭化处理，得到所述硅基负极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂包括苯、二甲苯、二硫化碳、四氯化碳、氢氧化钠、吡啶、环己烷、丙酮或四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合，优选为四氢呋喃或环己烷；
优选地，所述有机溶剂的体积满足以下条件：
V＝4×[C0-C1×(1-0.6k)]×1000/(C2-C1) 式Ⅰ
其中，V为所述有机溶剂的体积，单位为mL，C0为所述硅基负极材料的理论克容量，单位为mAh/g，C1为所述碳材料的克容量，单位为mAh/g，C2为所述硅源的克容量，单位为mAh/g，k为所述沥青以所述硅源质量为基准的质量百分比，单位为％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述沥青的软化点为30-250℃；
优选地，以所述硅源的质量为基准，步骤(1)所述沥青的质量百分比为1-10wt.％。
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)所述混合的过程中伴有搅拌和超声处理；
优选地，所述搅拌的速率为1000-3000rpm。
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(2)所述硅源包括氧化亚硅、预锂氧化亚硅、预镁氧化亚硅、硅碳材料或硅单质中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)所述混合的方式包括：将硅源分散在悬浮液中，得到浆料；
优选地，所述分散的过程中伴有搅拌和超声处理，所述搅拌的速率为500-1000rpm，优选700-900rpm。
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)所述碳材料包括石墨、软碳或硬碳中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(3)所述混合的方式包括喷洒、喷雾干燥、超声分散或机械搅拌分散…中的任意一种，优选为喷洒；
优选地，步骤(3)所述混合的过程中伴有搅拌；
优选地，步骤(3)所述混合的时间为30-90min。
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)所述炭化在惰性气氛中进行；
优选地，所述惰性气氛中的气体包括氩气和/或氮气；
优选地，步骤(3)所述炭化处理的温度为500-900℃；
优选地，步骤(3)所述炭化处理的时间为0.5-1.5h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(Ⅰ)将沥青通过搅拌和超声分散处理溶解于有机溶剂中，得到悬浮液；
(Ⅱ)在搅拌和超声处理的条件下，将硅源加入到所述悬浮液中，得到浆料；
其中，所述硅源和所述沥青的质量比为1:(1-10)；
(Ⅲ)将所述浆料喷洒在碳材料中，并搅拌30-90min，得到混合料；
(Ⅳ)将所述混合料在惰性气氛中进行500-900℃的炭化处理，得到所述硅基负极材料。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极材料包括硅基颗粒和包覆在所述硅基颗粒表面的碳包覆层，所述硅基颗粒和所述碳包覆层之间通过炭化沥青连接。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极中包括如权利要求9所述的硅基负极材料。
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