1.一种硬炭-硅碳复合材料,其特征在于,所述硬炭-硅碳复合材料的结构包括以石墨为骨架,硬炭包裹纳米硅,软炭包覆所述石墨与所述硬炭,所述石墨与所述硬炭通过所述软炭连接。
2.一种锂离子电池,其特征在于,包括电池负极,所述电池负极包括集流体和负载在所述集流体上的负极材料,所述负极材料包括负极活性物质、负极粘结剂与导电组分,所述负极活性物质包括上述权利要求1所述的硬炭-硅碳复合材料。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池,其特征在于,所述负极活性物质与所述负极材料的质量比在60~85%范围内。
4.一种硬炭-硅碳复合材料的制备方法,用于制备上述权利要求1所述的硬炭-硅碳复合材料,其特征在于,包括如下步骤:
步骤s1、制备硅碳前驱体:将可溶性高分子材料和分散剂溶解在溶剂中形成混合液a,将纳米硅加入至所述混合液a中,分散形成悬浮液b,在惰性气氛条件下除去溶剂,得到二次结构纳米硅-可溶性高分子材料混合物粉末c;
步骤s2、前驱体缩聚炭化:将所述混合物粉末c在惰性气氛条件下加热至100~400℃范围内,炭化后得到粉末d;
步骤s3、复合材料制备:将所述粉末d与石墨和沥青混合均匀,所述沥青的软化点在220~280℃范围内,得到混合物粉末e;
步骤s4、第二次炭化:将所述混合物粉末e加入高温包覆反应釜,在惰性气氛条件下搅拌并加热至400~1000℃范围内,炭化后得到粉末f;
步骤s5、后续炭化:将所述粉末f进行后续炭化,将所述粉末f加入到连续炭化炉中,在惰性气氛的条件下加热至800~1100℃范围内,得到粉末g;
步骤s6、将所述粉末g进行筛分,得到硬炭-硅碳复合材料。
5.根据权利要求4所述的硬炭-硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,分散形成悬浮液b后,在惰性气氛条件下通过喷雾干燥的方式除去溶剂。
6.根据权利要求4所述的硬炭-硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述可溶性高分子材料包括蔗糖、果糖、小麦淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉与大米淀粉的一种或多种组合;
所述分散剂包括非离子型表面活性剂;
所述溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、水和醇的一种或几种组合。
7.根据权利要求4所述的硬炭-硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述纳米硅的粒径在0.1-100纳米范围内,所述纳米硅与所述悬浮液b的质量比在0.5~20%范围内;
所述可溶性高分子材料与所述悬浮液b的质量比在5~40%范围内;
所述分散剂与所述悬浮液b的质量比在0.5~2%范围内。
8.根据权利要求4所述的硬炭-硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s3中,所述石墨包括天然石墨、鳞片石墨、球化石墨、人造石墨与中间相碳微球的一种或多种组合;
所述沥青包括煤沥青、石油沥青与中间相沥青的一种或多种组合,所述沥青的粒度在1~30μm范围内;
所述石墨、所述沥青、与所述粉末d混匀时的质量比在100:(5~10):(10~40)范围内。
9.根据权利要求4所述的硬炭-硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中,将所述混合物粉末c在惰性气氛条件下加热至100~400℃范围内的升温速率在1~10℃/min范围内,炭化时间在10~20h范围内。
10.根据权利要求4所述的硬炭-硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s4中,将所述混合物粉末e在惰性气氛条件下加热至400~1000℃范围内的升温速率在1~10℃/min范围内,炭化时间在10~20h范围内。