【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种双壳层硅碳复合材料及其制备方法与锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池又称二次电池，在电动汽车、储能装置、便携电子产品中应用广泛，是目前主流的电力储存设备之一。随着对能量密度需求的不断提高，硅碳负极材料成为一种行业内常用的负极材料。其中，硅是一种典型的半导体材料，具有合适的工作电压、高理论的比热容以及充足的储备。然而硅的低电子导电性不能满足快速动力学反应的需求，硅离子在充放电的嵌入和脱出会使硅体积发生300％以上的膨胀和收缩，可能导致结构崩溃以及活性硅纳米颗粒和集流体之间失去电接触，并且电解质的消耗导致固体电解质界面膜的不断产生。因此硅碳负极材料目前还存在体积膨胀、循环稳定性一般和安全性差等缺点，限制了其商业化和大规模应用的可行性。
2、中国专利cn108390049a公开了一种硅@碳化硅@碳核壳结构复合材料，该复合材料含有三层结构，包括内层、中间层和外层；其中，内层为si基质层、中间层为碳化硅sic基质层，外层为碳c基质层。该材料具有比容量高，循环稳定性好的特点。制备时，是先将硅粉与碳反应生产碳化硅，最后进行碳包覆，在最外层生成碳壳。这种制备方法，中间层碳化硅的生成需要直接利用硅粉进行制备，会造成活性物质硅核的损失，且硅粉比较昂贵，会造成制备成本较高；此外，在制备碳化硅的过程中需要气固两相保持高接触率才可完成，对设备的要求也较高，不利于大规模应用。且该方法存在硅粉被全部转化为碳化硅的可能，对反应过程的控制要求极高。因此，现有技术还有待改进。
技术实现
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种双壳层硅碳复合材料及其制备方法与锂离子电池，旨在解决现有技术中双壳层硅碳复合材料界面稳定性不高的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的第一方面，提供一种双壳层硅碳复合材料，包括：硅碳基材；包覆于所述硅碳基材上的碳包覆层；包覆于所述碳包覆层上的聚合物包覆层；其中，所述聚合物包覆层的材料包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的至少一种。
4、可选地，所述硅碳基材具有孔隙和位于所述孔隙中的硅纳米颗粒。
5、可选地，所述孔隙的大小为0.1～100nm。
6、可选地，所述硅纳米颗粒的尺寸为0.1～50nm。
7、可选地，所述碳包覆层的材料包括多孔碳、天然石墨、人造石墨中间相碳微球、膨胀石墨中的至少一种。
8、可选地，所述碳包覆层的厚度为1-3nm。
9、可选地，所述聚合物包覆层的厚度为1～20nm。
10、本专利技术的第二方面，提供一种上述的双壳层硅碳复合材料的制备方法，包括步骤：
11、提供所述硅碳基材；
12、在所述硅碳基材的表面形成碳包覆层；
13、在所述碳包覆层的表面形成聚合物包覆层，得到双壳层硅碳复合材料；
14、其中，所述聚合物包覆层的材料包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的至少一种。
15、可选地，所述碳包覆层通过化学气相沉积法在所述硅碳基材表面形成；所述聚合物包覆层通过化学氧化法在所述碳包覆层表面形成。
16、本专利技术的第三方面，提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的双壳层硅碳复合材料。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：
18、本专利技术提供的双壳层硅碳复合材料通过在硅碳基材外部包覆碳包覆层，在碳包覆层外部包覆聚合物包覆层，提升双壳层硅碳复合材料界面稳定性。
19、碳包覆层提升了双壳层硅碳复合材料的导电性能，并且提供缓冲作用，缓解硅在循环过程中较大的体积膨胀，提供循环性能。碳包覆层同时可以阻挡硅颗粒与电解液接触，减少副反应发生。
20、聚合物包覆层表面相对均匀，不会增加材料的比表面积。同时，聚合物包覆层能避免硅碳材料作为电池负极时电解液中产生的氢氟酸对硅的刻蚀，减少双壳层硅碳复合材料与电解质之间的副反应发生。此外，聚合物包覆层具有导电性，能有效降低电荷转移电阻，提高li离子的扩散速率，增加其插/脱嵌能力，从而提高电池的充放电能力和倍率性能。
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1.一种双壳层硅碳复合材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳基材具有孔隙和位于所述孔隙中的硅纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述孔隙的大小为0.1～100nm。
4.根据权利要求2所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述硅纳米颗粒的尺寸为0.1～50nm。
5.根据权利要求1所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述碳包覆层的材料包括多孔碳、天然石墨、人造石墨中间相碳微球、膨胀石墨中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度为1-3nm。
7.根据权利要求1所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述聚合物包覆层的厚度为1～20nm。
8.一种权利要求1至7任一项所述的双壳层硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述碳包覆层通过化学气相沉积法在所述硅碳基材表面形成；
10.一种锂离子电池
...【技术特征摘要】
1.一种双壳层硅碳复合材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳基材具有孔隙和位于所述孔隙中的硅纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述孔隙的大小为0.1～100nm。
4.根据权利要求2所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述硅纳米颗粒的尺寸为0.1～50nm。
5.根据权利要求1所述的双壳层硅碳复合材料，其特征在于，所述碳包覆层的材料包括多孔碳、天然石墨、人造石墨中间相碳微球、膨胀石墨中的至少一种。
【专利技术属性】
技术研发人员：吉凤君，郑娟，黄巧婷，林泽彦，王预，慈立杰，
申请(专利权)人：深圳索理德新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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