兰溪致德新能源材料股份有限公司

本发明提供了一种硅碳负极材料及其制备方法、锂离子电池负极片和锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域。所述硅碳负极材料包括多孔碳骨架及沉积于其内部开孔结构孔道表面的硅，同时满足：（a）微孔率≥10%，保障硅前驱体充分渗透与均匀限域沉积；（b）限域尺度比Z在0.2＜Z＜15范围内，实现硅与孔道的几何适配，抑制离散膨胀或孔口封堵；（c）化学气相沉积温度为380~800℃，兼顾前驱体充分裂解与无定形硅稳定；（d）硅前驱体沉积转化速率Y＜0.1，确保孔隙贯通；（e）硅前驱体利用率X(Si)＞92%，实现高硅负载与工艺经济性。本发明上述五参数协同赋予材料高比容量、高首圈库伦效率、低体积膨胀及长循环寿命。

本发明公开了硅碳复合材料及制备方法、负极电极和能量存储装置，涉及锂离子电池技术领域。本发明提供一种氮气不可进入体积小于0.05cm/g、骨架密度为1.9g/cm~2.2g/cm的硅碳复合负极材料，通过极低闭孔率与高骨架密度的协同，使复合颗粒趋于致密，在有限体积内最大化活性硅负载与体积能量密度。本发明还借助石墨化碳骨架、纳米硅晶粒与适量金属元素（铝、镍、锰）维持电子/离子传导、缓解嵌锂应力与改善界面，实现高体积能量密度与长循环稳定性的统一。

本发明公开了一种硅碳复合材料及其制备方法和负极电极、能量存储装置，所述硅碳复合材料，其包括多孔碳骨架以及填充于多孔碳骨架中的硅，硅碳复合材料中硅的质量分数为20%~85%，且氮气不可进入体积大于0.5cm/g，且硅碳复合材料以氦测比重法测定的骨架密度为0.6~1.2g/cm；其中，多孔碳骨架具有部分有序的石墨化结构。其硅碳复合材料通过高氮气不可进入体积与低骨架密度、低压实密度的协同，在复合材料内部构筑大量彼此孤立的闭孔空腔，为硅嵌锂体积膨胀提供充足缓冲空间，使材料在宽硅负载下仍保持低膨胀与高循环稳定性；同时石墨化碳骨架提供连续导电网络与机械支撑。