本发明属于电极材料制备，具体涉及一种锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法及其产品和应用。
背景技术：
1、硅负极材料因其高理论比容量和低工作电压，被认为是下一代锂离子电池负极的最理想材料。如此优异的理论比容量是以牺牲结构稳定性与金属锂高度合金化获得的。300％体积变化和近乎绝缘的电性能使得硅难以直接应用于锂离子电池负极，因此大多都以功能增强剂的形式在硅碳负极之中使用(<15％)。如果需要提高硅含量，需要在硅碳复合材料之中制造大量的孔隙结构，同时并入连续导电网络方能够提升其性能。
2、然而，目前硅碳材料大多都是不具备可互联结构的粉末材料，因此这些粉末材料在组装成电池过程中仍然需要商业粘合剂和导电剂来提供力学稳定性和额外的导电通路。这导致即使是孔隙建设再为优秀，依旧无法实现电化学性能稳定。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。
2、作为本发明其中一个方面，本发明提供一种锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其包括以下步骤，
3、(1)将木材纳米纤维素和碳纳米管分散在第一溶剂中，得到第一悬浮液；
4、(2)将第一悬浮液制成二维结构材料，干燥，用第二溶剂冲洗所述二维结构材料，得到第二悬浮液；
5、(3)在第二悬浮液中加入硅纳米颗粒，分散均匀得到第三悬浮液，冷冻，干燥，得到复合纳米片；
6、(4)将所述复合纳米片碳化处理，得到纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料。
7、作为本发明所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法的一种优选方案：步骤(1)中，所述木材包括杉木、杨木、轻木、毛竹、铁木、柳木中的一种多或多种；所述纳米纤维素的直径为10～200nm；所述碳纳米管的直径为2～50nm，长度0.1～30μm。
8、作为本发明所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法的一种优选方案：步骤(1)中，所述木材纳米纤维素与碳纳米管的质量比为1：0.1～10；优选2：1；所述第一溶剂包括水、乙醇、苯、苯乙醇、叔丁醇中的一种。
9、作为本发明所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法的一种优选方案：步骤(2)中，将将第一悬浮液滴加在平面上形成二维结构材料；所述平面的材料包括钢板、玻璃板、云母板、硅板中的一种；干燥后的二维网状结构材料的厚度为10～1000nm；优选50～100nm。
10、作为本发明所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法的一种优选方案：步骤(2)中，所述干燥包括冷冻干燥或自然晾干；所述第二溶剂包括水、苯、苯乙醇、叔丁醇；所述第二悬浮液浓度为0.01g/l～10g/l，优选1.5～5g/l。
11、作为本发明所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法的一种优选方案：步骤(3)中，所述硅纳米颗粒的粒径为10nm～5000nm；所述冷冻的温度为-10～-200℃，优选-30～-50℃。
12、作为本发明所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法的一种优选方案：步骤(4)中，所述碳化处理，温度为200～800℃，时间为1～5h；所述碳化处理在惰性气氛下进行。
13、作为本发明所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法的一种优选方案：所述纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的厚度为50nm～500nm；所述纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料中硅的质量百分含量为60～80％。
14、本发明的有益效果：本发明以纤维素构建仿生蛛网结构，在其之上载入碳纳米管和纳米硅，控制工艺参数，而后经过碳化得到单分散高导电二维仿生蛛网结构的纳米硅碳负极材料。这种硅碳材料制造锂离子电池负极时无需粘合剂和导电剂，可直接在铜箔表面自组装构建稳定的二维自粘附结构，可以很好的与当前电池制造技术兼容。本发明复合材料仿生蛛网结构赋予了微纳米硅材料良好的导电性，单分散的结构特征给予了硅颗粒膨胀缓冲空间；通过控制硅含量，可以获得硅含量为80％的硅碳负极；该电极材料的循环性能稳定、倍率性能优异，是一种优异的硅碳负极仿生电极材料。
1.一种锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述木材包括杉木、杨木、轻木、毛竹、铁木、柳木中的一种多或多种；所述纳米纤维素的直径为10～200nm；所述碳纳米管的直径为2～50nm，长度0.1～30μm。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述木材纳米纤维素与碳纳米管的质量比为1：0.1～10；所述第一溶剂包括水、乙醇、苯、苯乙醇、叔丁醇中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将将第一悬浮液滴加在平面上形成二维结构材料；所述平面的材料包括钢板、玻璃板、云母板、硅板中的一种；干燥后的二维网状结构材料的厚度为10～1000nm。
5.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述干燥包括冷冻干燥或自然晾干；所述第二溶剂包括水、苯、苯乙醇、叔丁醇；所述第二悬浮液浓度为0.01g/l～10g/l。
6.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述硅纳米颗粒的粒径为10nm～5000nm；所述冷冻的温度为-10～-200℃。
7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述碳化处理，温度为200～800℃，时间为1～5h；所述碳化处理在惰性气氛下进行。
8.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料的厚度为50nm～500nm；所述纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料中硅的质量百分含量为60～80％。
9.权利要求1所述的制备方法制备得到的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料。
10.权利要求1所述的制备方法制备得到的锂离子电池用纤维素基仿生蛛网单分散硅碳负极材料在锂离子电池负极中的应用。
