CN112952059A - 一种硅基负极材料及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硅基负极材料及其制备方法和用途，所述硅基负极材料包括硅基负极基材和碳层，所述碳层掺杂碳纳米管并包覆在所述硅基负极基材表面。所述制备方法采用液相掺杂的方法，将有机碳源和碳纳米管在液相条件下混合均匀，通过一步碳化，不仅可以将有机碳源热解形成碳包覆层，还可以将碳纳米管均匀嵌入碳包覆层中，使得制备得到的硅基负极材料具有优异的导电性，满足锂离子电池的质量要求，可以用于制备锂离子电池的负极极片，而且所述制备方法简化了操作步骤，可以精准控制碳纳米管的掺入量，提高了碳纳米管掺杂的稳定性。

Description

一种硅基负极材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种硅基负极材料及其制备方法和用途。
背景技术
近年来，随着人们对便携性和高性能储能设备的需求不断增长，能源领域特别是锂离子电池和超级电容器，吸引了人们的广泛关注。工业上广泛应用的锂离子电池负极材料是石墨碳材料。石墨负极材料具有优异的导电性、良好的化学稳定性，是作为锂离子电池活性材料的理想碳基体，目前90％的锂离子电池负极材料都是采用石墨负极材料。然而，石墨负极材料虽然具有高电导率和稳定性的优势，但在能量密度天花板比较麻烦，当下的发展已接近其理论最大值372mAh/g。实验研究发现，硅是目前理论容量最大的负极材料，锂在硅中形成Li4.4Si时，比容量高达4200mAh/g，远远高于石墨的理论容量，且硅具有低嵌锂电位和低成本的优势。因此，硅基负极材料有望替代石墨负极材料，成为下一代锂离子电池负极材料。
对硅基负极材料的研究主要集中在硅碳负极材料和硅氧负极材料，两者本身的导电性都比较差，远低于石墨负极材料，导致材料容量和首效比较低。目前的研究主要通过碳包覆的方式来减少硅基负极材料表面缺陷，提高材料导电性。然而，单纯通过表面碳层包覆修饰，对硅基负极材料的导电性提升非常有限，因此必须通过其他途径来提高硅基负极材料的导电性。目前，有些企业在硅基负极材料制浆过程中，会加入少量PVP(聚乙烯吡咯烷酮)分散后的碳纳米管来提高材料导电性，提高负极材料的容量发挥，但这种方法并没有从根本上解决硅基负极材料导电性差的问题。为此，现有技术公开了将碳纳米管包覆在硅基负极材料表面的方法，进一步提高导电性。
CN110828786A公开了一种长循环氧化亚硅/碳复合负极材料的制备方法，先对SiO粉末进行掺杂和破碎处理，再应用CLVD(化学液气相沉积)在掺杂SiO表面包覆一层热解碳，干燥后得到热解碳包覆的掺杂SiO粉末，随后应用CLVD法经催化剂催化裂解在热解碳外表面原位生成碳纳米管，干燥后得到碳纳米管与热解碳复合包覆的掺杂SiO粉末，最后经过破碎分级、除杂得到长循环氧化亚硅/碳复合负极材料。其中，原位生成碳纳米管的方法是将热解碳包覆后的掺杂SiO粉末浸泡在液态碳源中，混入催化剂，加热产生高温，在惰性气体保护下使液态碳源沸腾，并在热解碳外表面催化裂解从而原位生成碳纳米管。该原位生成碳纳米管的方法存在如下几个问题：一是采用催化的方法在热解碳层表面原位生成碳纳米管，生成的碳纳米管只存在于材料表面，不仅产生碳纳米管的量难以控制，而且碳纳米管在热解碳表面的结合很不稳定，在制浆和材料循环过程中比较容易剥落；二是需要加入催化剂来催化碳纳米管的生产，这个过程中会引入金属杂质，杂质会导致电池自放电，使电池循环寿命变短；三是加入催化剂引入的杂质需要通过酸洗来除去，过程比较复杂，难以放大生产。
CN111769266A公开了一种硅基负极材料及包含该硅基负极材料的锂离子电池，所述硅基负极材料包含硅基材料；碳层，所述碳层表面含羟基，并且所述碳层包覆在所述硅基材料表面；聚合物层，所述聚合物层包含可以与羟基键合的聚合物和/或聚合物单体，并且所述聚合物层包覆在所述碳层表面；以及碳纳米管，所述碳纳米管通过氢键和/或共价键连接在所述聚合物层表面。所述硅基负极材料的制备方法包括下述步骤：S1、在硅基材料的表面包覆碳层，得到碳包覆硅基材料；S2、将聚合物或者聚合物单体在非极性溶剂中分散均匀，得到聚合物改性液；S3、将所述碳包覆硅基材料在所述聚合物改性液中分散均匀，然后过滤，清洗，干燥，得到二次包覆硅基材料；S4、将所述二次包覆硅基材料加入碳纳米管分散液中搅拌均匀，然后过滤、清洗、干燥，即得。该硅基负极材料使用了大量聚合物，提高了生产成本，而且其制备方法仅仅依靠液相体系的反应，无法控制反应程度，且生成的包覆层结合力较差。
CN109841823A公开了一种负极材料及使用其的电化学装置和电子装置，所述负极材料为包覆型负极材料，先通过烧结法得到包覆有氧化物MeOy层的硅化合物SiOx颗粒，再将其均匀分散于碳纳米管分散液中进行碳化，形成内部氧化物MeOy层包覆外部碳纳米管层包覆的双层包覆结构，以此提高材料的导电性。但是该制备方法存在如下问题：一是碳纳米管直接包裹在氧化物层表面，和氧化物包覆后的负极基材之间依靠范德华力结合，在后期材料混料制浆和电池循环过程中很容易剥落，导致导电性下降；二是加入的碳纳米管比例过高，加入比例为负极材料的0.1wt％～10wt％，碳纳米管本身是疏水的结构，加入过多会导致分散体系粘度过高，在干燥过程中负极基材团聚，后期碳化后负极材料团聚，影响材料的粒度分布以及循环性能。
综上所述，目前亟需开发一种硅基负极材料及其制备方法，不仅可以简化制备方法，精准控制碳纳米管的掺入量，提高碳纳米管掺杂的稳定性，还可以提高硅基负极材料的导电性，满足锂离子电池的质量要求。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种硅基负极材料及其制备方法和用途，所述硅基负极材料包括硅基负极基材和碳层，所述碳层掺杂碳纳米管并包覆在所述硅基负极基材表面。所述制备方法采用液相掺杂的方法，将有机碳源和碳纳米管在液相条件下混合均匀，通过一步碳化，不仅可以将有机碳源热解形成碳包覆层，还可以将碳纳米管均匀嵌入碳包覆层中，使得制备得到的硅基负极材料具有优异的导电性，满足锂离子电池的质量要求，可以用于制备锂离子电池的负极极片，而且所述制备方法简化了操作步骤，可以精准控制碳纳米管的掺入量，提高了碳纳米管掺杂的稳定性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种硅基负极材料，所述硅基负极材料包括硅基负极基材和碳层，所述碳层掺杂碳纳米管并包覆在所述硅基负极基材表面。
本发明所述硅基负极材料为包覆结构，一方面，通过掺杂碳纳米管的碳层的包覆，减少硅基负极基材的表面缺陷，提高首次库伦效率，另一方面，通过在碳层掺杂碳纳米管，能够有效提高硅基负极材料的导电性，从而使得硅基负极材料的首次库伦效率和首次放电容量有明显的提高，循环性能也有所提升。
作为本发明优选的技术方案，所述硅基负极基材包括氧化亚硅、纳米硅或硅碳中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例是：氧化亚硅和纳米硅的组合，纳米硅和硅碳的组合或氧化亚硅和硅碳的组合等。
优选地，所述碳层为无定型碳层。
优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的硅基负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)称取有机碳源和碳纳米管，加入有机溶剂并搅拌均匀，得到分散液；
(2)向步骤(1)所述分散液中加入硅基负极基材并搅拌均匀，依次经过干燥、焙烧、冷却以及过筛，得到所述硅基负极材料。
本发明所述制备方法以有机碳源为包覆剂，以碳纳米管为掺杂剂，通过将有机碳源和碳纳米管在有机溶剂中混合均匀实现液相掺杂，在干燥后经高温烧结的一步碳化，即可将有机碳源高温分解后再硅基负极基材表面形成一层无定型碳包覆层，同时将碳纳米管均匀掺杂在碳包覆层中，并且实现碳纳米管和碳包覆层之间的有效结合，从而有效地提高碳包覆层和整个硅氧负极材料体系的导电性，而且所述制备方法简化了操作步骤，可以精准控制碳纳米管的掺入量，提高了碳纳米管掺杂的稳定性。
作为本发明优选的技术方案，所述有机碳源与所述硅基负极基材的质量比为(0.5-30):100，例如0.5:100、1:100、5:100、8:100、10:100、15:100、20:100、25:100或30:100等，优选为(0.5-10):100，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述碳纳米管与所述硅基负极基材的质量比为(0.01-0.5):100，例如0.01:100、0.03:100、0.05:100、0.07:100、0.1:100、0.2:100、0.4:100或0.5:100等，优选为(0.01-0.1):100，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
经过本申请发明人实验发现，碳纳米管的加入量不宜过高，因为加入碳纳米管后会导致分散液的粘度增大，干燥后的硅基负极材料极易发生团聚，反而会对硅基负极材料的性能产生负面影响。而且，本发明所述碳纳米管的添加形式可以是单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管的固体形式，也可以是含有碳纳米管的PVP(聚乙烯吡咯烷酮)分散液，本领域技术人员可以根据实际情况极性合理选择；当采用含有碳纳米管的PVP(聚乙烯吡咯烷酮)分散液时，以分散液中含有的碳纳米管的质量来决定决定添加量，后续在干燥和焙烧过程中，可以将PVP有效除去。
值得说明的是，由于有机碳源种类较多，热解后的最终碳包覆量不同，为了方便表征制备得到的硅基负极材料，本发明统一以最初原料质量比来表征，例如，有机碳源与硅基负极基材的质量比为5:100，且碳纳米管与硅基负极基材的质量比为0.05:100，则制备得到5％％碳纳米管掺杂5％碳包覆的硅基负极材料。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述有机碳源包括酚醛树脂、葡萄糖、柠檬酸或沥青中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例是：酚醛树脂和葡萄糖的组合，葡萄糖和柠檬酸的组合，柠檬酸和沥青的组合或酚醛树脂和沥青的组合等。
优选地，步骤(1)所述有机碳源的中值粒径≤100μm，例如0.1μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm、7μm、10μm、30μm、50μm或70μm等，优选为0.1-10μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述有机溶剂为醇类。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇或丙醇中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例是：甲醇和乙醇的组合，乙醇和异丙醇的组合，异丙醇和丙醇的组合或甲醇和丙醇的组合等，优选为甲醇和/或乙醇。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂的体积与所述有机碳源的质量之间的比例为(0.5-50)mL:1g，例如0.5mL:1g、1mL:1g、5mL:1g、10mL:1g、20mL:1g、30mL:1g、40mL:1g或50mL:1g等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为1-10h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、4h、4.5h、5h、7h、9h或10h等，优选为1-5h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述硅基负极材料的中值粒径为0.05-20μm，例如0.05μm、1μm、3μm、5μm、6μm、8μm、10μm、15μm或20μm等，优选为1-8μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述搅拌的时间为1-10h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、4h、4.5h、5h、7h、9h或10h等，优选为1-5h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述干燥包括加热蒸发、旋转蒸发、冷冻干燥或喷雾干燥中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例是：加热蒸发和旋转蒸发的组合，旋转蒸发和冷冻干燥的组合，冷冻干燥和喷雾干燥的组合或加热蒸发和喷雾干燥的组合等，优选为旋转蒸发。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述焙烧在保护气氛围下进行。
优选地，所述保护气包括氩气、氮气、氦气或氩氢混合气中的任意一种或至少两种的组合，其中氩氢混合气属于本领域常用的市售产品。
优选地，步骤(2)所述焙烧的温度为600-1200℃，例如600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃或1200℃等，优选为800-1000℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述焙烧的保温时间为1-8h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h等，优选为2-6h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述焙烧的碳化设备包括管式碳化炉、箱式碳化炉、辊道窑、推板窑或化学气相沉积炉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(2)所述冷却采用空冷，即自然冷却至室温。
优选地，步骤(2)所述硅基负极材料的中值粒径为1-30μm，例如1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、20μm、25μm或30μm等，优选为3-10μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)称取有机碳源和碳纳米管，所述有机碳源与所述硅基负极基材的质量比为(0.5-30):100，所述碳纳米管与所述硅基负极基材的质量比为(0.01-0.5):100，加入有机溶剂并搅拌1-10h，得到分散液；其中，所述有机碳源包括酚醛树脂、葡萄糖、柠檬酸或沥青中的任意一种或至少两种的组合，所述有机碳源的中值粒径≤100μm；所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇或丙醇中的任意一种或至少两种的组合，所述有机溶剂的体积与所述有机碳源的质量之间的比例为(0.5-50)mL:1g；
(2)向步骤(1)所述分散液中加入中值粒径为0.05-20μm的硅基负极基材并搅拌1-10h，采用旋转蒸发进行干燥，随后在保护气氛围下升温至600-1200℃进行焙烧并保温1-8h，采用空冷冷却后过筛，得到中值粒径为1-30μm的所述硅基负极材料。
值得说明的是，虽然现有技术的确已经公开了对锂电池负极材料进行碳包覆和原位生成碳纳米管的改性方法，但是其改性方法是在催化剂催化作用下以化学液气相沉积(CLVD)反应原位生成碳纳米管，原位生成的碳纳米管难以控制，工艺路线比较复杂，难以放大生产，且对导电性的改善有限，与本发明所述制备方法并不相同。而解决问题的技术途径的不同，会直接导致在设计技术方案时的侧重点、关注点不同，例如材料选择、材料配比以及工艺参数等等，都会产生巨大的差异。因此，本发明与现有技术中的硅基负极材料改性的技术方案并不具有可比性。
本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述硅基负极材料的用途，用于制备锂离子电池的负极极片。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明所述硅基负极材料为包覆结构，一方面，通过掺杂碳纳米管的碳层的包覆，减少硅基负极基材的表面缺陷，提高首次库伦效率，另一方面，通过在碳层掺杂碳纳米管，能够有效提高硅基负极材料的导电性，从而使得硅基负极材料的首次库伦效率和首次放电容量有明显的提高，循环性能也有所提升，满足锂离子电池的质量要求，可以用于制备锂离子电池的负极极片；
(2)本发明所述制备方法以有机碳源为包覆剂，以碳纳米管为掺杂剂，通过将有机碳源和碳纳米管在有机溶剂中混合均匀实现液相掺杂，在干燥后经高温烧结的一步碳化，即可得到碳纳米管掺杂的碳包覆硅基负极材料，具有制备工艺简单，设备要求低，掺杂和包覆效果好，易于推广等优点。
附图说明
图1是本发明所述硅基负极材料的结构示意图；
图2是本发明实施例1所述硅基负极材料的SEM图；
图3是本发明实施例1、2和对比例1、2所述硅基负极材料对应的半电池测试结果对比图；
图中：1-硅基负极基材；2-碳层；3-碳纳米管。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
如图1所示，本发明所述硅基负极材料包括硅基负极基材1和碳层2，所述碳层2掺杂碳纳米管3并包覆在所述硅基负极基材1表面。
实施例1
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按照有机碳源与硅基负极基材的质量比为5:100，称取5g中值粒径为5.1μm的沥青粉末，按照碳纳米管与硅基负极基材的质量比为0.05:100，称取0.05g单壁碳纳米管，加入200mL乙醇作为有机溶剂并搅拌3h，得到分散液；
(2)向步骤(1)所述分散液中加入100g中值粒径为5.1μm的氧化亚硅并搅拌3h，然后加入旋转蒸发仪中，在50℃下通过旋转蒸发进行干燥，随后将干燥后的粉末转入氧化铝坩埚中，并将其放入管式碳化炉中，在氩气氛围下升温至950℃进行焙烧并保温2h，采用空冷冷却后，用200目筛进行过筛处理，得到5％％碳纳米管掺杂5％碳包覆的硅基负极材料。
实施例2
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按照有机碳源与硅基负极基材的质量比为10:100，称取10g中值粒径为9.3μm的酚醛树脂，按照碳纳米管与硅基负极基材的质量比为0.1:100，称取0.1g多壁碳纳米管，加入200mL乙醇作为有机溶剂并搅拌3h，得到分散液；
(2)向步骤(1)所述分散液中加入100g中值粒径为5.1μm的氧化亚硅并搅拌3h，然后加入旋转蒸发仪中，在50℃下通过旋转蒸发进行干燥，随后将干燥后的粉末转入氧化铝坩埚中，并将其放入管式碳化炉中，在氩气氛围下升温至900℃进行焙烧并保温2h，采用空冷冷却后，用200目筛进行过筛处理，得到10％％碳纳米管掺杂10％碳包覆的硅基负极材料。
实施例3
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，除了将步骤(1)所述单壁碳纳米管由0.05g替换为0.01g，其他条件和实施例1完全相同，得到1％％碳纳米管掺杂5％碳包覆的硅基负极材料。
实施例4
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，除了将步骤(1)所述单壁碳纳米管由0.05g替换为0.5g，其他条件和实施例1完全相同，得到50％％碳纳米管掺杂5％碳包覆的硅基负极材料。
实施例5
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，除了将步骤(1)所述单壁碳纳米管由0.05g替换为0.005g，其他条件和实施例1完全相同，得到0.5％％碳纳米管掺杂5％碳包覆的硅基负极材料。
实施例6
本实施例提供了一种硅基负极材料的制备方法，除了将步骤(1)所述单壁碳纳米管由0.05g替换为0.6g，其他条件和实施例1完全相同，得到60％％碳纳米管掺杂5％碳包覆的硅基负极材料。
对比例1
本对比例提供了一种硅基负极材料的制备方法，除了将步骤(1)所述0.05g单壁碳纳米管省略，其他条件和实施例1完全相同，制备得到5％碳包覆的硅基负极材料。
对比例2
本对比例将实施例1所述硅基负极基材(氧化亚硅)未进行任何处理，直接作为硅基负极材料。
将上述实施例和对比例所述硅基负极材料进行中值粒径、比表面积和粉末电导率表征，并将所述硅基负极材料分别与SP、CMC、SBR按照90:5:2:3质量比例均匀混合后，再经打浆涂布辊压后，在铜网上形成负极极片，然后将锂片作为对电极，制成扣式电池，进行充放电测试，具体测试制度为：1500mAh/g比容量，0.1C CC至电压0.01V，0.02C CC至电压≤0.005V，静置10min，然后0.1C恒流放电至1.5V，循环20周；其中，粉末电导率采用四探针法进行测试；具体测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002940895450000121
Figure BDA0002940895450000131
由表1可以看出如下几点：
(1)对比实施例1和对比例1、2，经过碳包覆，可以有效提高硅基负极基材的电导率，首次放电容量和首次放电容量均有提高，循环性能有明显提升；而进一步在包覆碳层中掺杂碳纳米管后，材料的电导率相比于单纯碳包覆的样品有很大的提高，首次效率和首次放电容量都有所提升，对材料的循环性能也有很大的提升；
(2)对比实施例1和实施例5、6，碳包覆层中碳纳米管的掺杂比例不宜过低或者过高，掺杂比例过低则对材料本身的性能改善没有特别明显的作用，而掺杂比例过高则会有负面作用，由于碳纳米管分散在有机溶剂中粘度过高将会导致干燥后材料团聚，最终制得的负极材料粒径较大，在充放电过程中体积膨胀会比较大，影响材料的循环性能；
(3)本发明所述制备方法以有机碳源为包覆剂，以碳纳米管为掺杂剂，通过将有机碳源和碳纳米管在有机溶剂中混合均匀实现液相掺杂，在干燥后经高温烧结的一步碳化，即可得到碳纳米管掺杂的碳包覆硅基负极材料，具有制备工艺简单，设备要求低，掺杂和包覆效果好，易于推广等优点。
值得说明的是，本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、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。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极材料包括硅基负极基材和碳层，所述碳层掺杂碳纳米管并包覆在所述硅基负极基材表面。
2.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极基材包括氧化亚硅、纳米硅或硅碳中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述碳层为无定型碳层；
优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。
3.一种权利要求1或2所述的硅基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)称取有机碳源和碳纳米管，加入有机溶剂并搅拌均匀，得到分散液；
(2)向步骤(1)所述分散液中加入硅基负极基材并搅拌均匀，依次经过干燥、焙烧、冷却以及过筛，得到所述硅基负极材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机碳源与所述硅基负极基材的质量比为(0.5-30):100，优选为(0.5-10):100；
优选地，所述碳纳米管与所述硅基负极基材的质量比为(0.01-0.5):100，优选为(0.01-0.1):100。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机碳源包括酚醛树脂、葡萄糖、柠檬酸或沥青中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述有机碳源的中值粒径≤100μm，优选为0.1-10μm。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂为醇类；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇或丙醇中的任意一种或至少两种的组合，优选为甲醇和/或乙醇；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂的体积与所述有机碳源的质量之间的比例为(0.5-50)mL:1g；
优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为1-10h，优选为1-5h。
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硅基负极材料的中值粒径为0.05-20μm，优选为1-8μm；
优选地，步骤(2)所述搅拌的时间为1-10h，优选为1-5h；
优选地，步骤(2)所述干燥包括加热蒸发、旋转蒸发、冷冻干燥或喷雾干燥中的任意一种或至少两种的组合，优选为旋转蒸发。
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧在保护气氛围下进行；
优选地，所述保护气包括氩气、氮气、氦气或氩氢混合气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)所述焙烧的温度为600-1200℃，优选为800-1000℃；
优选地，步骤(2)所述焙烧的保温时间为1-8h，优选为2-6h；
优选地，步骤(2)所述焙烧的碳化设备包括管式碳化炉、箱式碳化炉、辊道窑、推板窑或化学气相沉积炉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)所述冷却采用空冷；
优选地，步骤(2)所述硅基负极材料的中值粒径为1-30μm，优选为3-10μm。
9.根据权利要求3-8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)称取有机碳源和碳纳米管，所述有机碳源与所述硅基负极基材的质量比为(0.5-30):100，所述碳纳米管与所述硅基负极基材的质量比为(0.01-0.5):100，加入有机溶剂并搅拌1-10h，得到分散液；其中，所述有机碳源包括酚醛树脂、葡萄糖、柠檬酸或沥青中的任意一种或至少两种的组合，所述有机碳源的中值粒径≤100μm；所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇或丙醇中的任意一种或至少两种的组合，所述有机溶剂的体积与所述有机碳源的质量之间的比例为(0.5-50)mL:1g；
(2)向步骤(1)所述分散液中加入中值粒径为0.05-20μm的硅基负极基材并搅拌1-10h，采用旋转蒸发进行干燥，随后在保护气氛围下升温至600-1200℃进行焙烧并保温1-8h，采用空冷冷却后过筛，得到中值粒径为1-30μm的所述硅基负极材料。
10.一种权利要求1或2所述硅基负极材料的用途，其特征在于，用于制备锂离子电池的负极极片。
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