[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明的一种包埋富铝纳米颗粒的复合硅粉，所述硅颗粒基体的尺寸为0.2-3μm，所述富铝纳米颗粒的半径为3-10nm；所述复合硅粉由以下重量百分含量的原料制备而成：工业铝85.1-99.0％、工业硅0.9-14.8％、变质剂0.1-0.6％。
[0032] 优选地，所述复合硅粉中硅元素和铝元素的重量百分含量分别为Si90.0-99.9％和Al 0.1-10.0％。
[0033] 具体地，所述复合硅粉中硅元素和铝元素的重量百分含量分别为Si95.0-99.0％和Al 1.0-5.0％。
[0034] 进一步地，所述硅颗粒基体的尺寸为0.3-1.2μm。
[0035] 更优选地，所述变质剂为Sb、Sr、Bi中的任意一种或几种。
[0036] 本发明的一种包埋富铝纳米颗粒的复合硅粉的制备方法，包括以下步骤：
[0037] 1)取工业铝、工业硅和变质剂，备用；
[0038] 2)将工业铝加热至熔化，加入工业硅和变质剂，混合均匀，在570-850℃下，保温15-90min，得铝硅合金熔体；
[0039] 3)将步骤2)所得的铝硅合金熔体，以0.1-100℃/s的冷却速度冷却成型，得铝硅合金；
[0040] 4)将步骤3)所得的铝硅合金切割成小块，置于质量浓度为5-10％的无机酸中，化学腐蚀100-120h，得腐蚀后的铝硅合金；
[0041] 5)取步骤4)所得的腐蚀后的铝硅合金，浸泡，搅拌，静置4-150h；
[0042] 6)取步骤5)所得的静置后的上层混合液，离心，干燥，得到复合硅粉。
[0043] 优选地，所述步骤5)中，静置时间为100-150h。
[0044] 具体地，所述步骤5)中，浸泡是在去离子水和/或无水乙醇中进行，浸泡温度为15-60℃。
[0045] 本发明的一种包埋富铝纳米颗粒的复合硅粉的应用，所述复合硅粉用于制备锂离子电池负极材料。
[0046] 优选地，将所述复合硅粉、导电剂、粘合剂按照质量比为12:5:3混合，添加去离子水，搅拌均匀，静置，干燥，涂覆在铜箔上，得到锂离子电池负极材料。
[0047] 实施例一
[0048] 本发明的一种包埋富铝纳米颗粒的复合硅粉的制备方法，包括以下步骤：
[0049] 1)按照以下重量百分含量称取原料：工业铝99.0％、工业硅0.9％、变质剂0.6％，备用，其中，变质剂为Sb；
[0050] 2)将工业铝置于感应炉中，加热至熔化，加入工业硅和变质剂，混合均匀，在850℃下，保温15min，得铝硅合金熔体；
[0051] 3)将步骤2)所得的铝硅合金熔体，在直径为50mm的粘土坩埚中以0.1℃/s的冷却速度冷却成型，得铝硅合金；
[0052] 4)将步骤3)所得的铝硅合金切割成小块，置于质量浓度为5％的稀硫酸中，化学腐蚀100h，得腐蚀后的铝硅合金；
[0053] 5)取步骤4)所得的腐蚀后的铝硅合金，在无水乙醇中浸泡，搅拌，静置24h；
[0054] 6)取步骤5)所得的静置后的上层混合液，离心，干燥，得到复合硅粉。
[0055] 将所得复合硅粉置于FEI公司生产的G2F20型号的透射电子显微镜上观察其结构，所得结果如附图1至附图4所示，由附图1至附图4可以看出，本发明所得复合硅粉是在硅粉内部包埋富铝纳米颗粒的结构，硅基体中间夹杂着富铝纳米颗粒，硅颗粒基体表面光滑，尺寸范围在0.5-1.5μm，硅颗粒内部弥散有大量的纳米颗粒，纳米颗粒的平均半径为4nm。由附图5的透射电镜能谱图上可以看出，本发明所得复合硅粉中主要含有硅和铝两种元素，其中，附图5中还显示出的碳和氧两种元素，氧元素是硅粉和铝粉在熔融、冷却定型过程中吸收空气中氧气而带来的，而碳元素可能是测试过程中的杂质，因此，该复合硅粉中，硅元素、铝元素和氧元素的重量百分含量分别为Si 88.6％、Al 8.1％和O3.3％。
[0056] 实施例二
[0057] 本发明的一种包埋富铝纳米颗粒的复合硅粉的制备方法，包括以下步骤：
[0058] 1)按照以下重量百分含量称取原料：工业铝85.1％、工业硅14.8％、变质剂0.1％，备用，其中，变质剂为Sr；
[0059] 2)将铝粉置于电阻炉中，加热至熔化，加入工业硅和变质剂，混合均匀，在750℃下，保温90min，得铝硅合金熔体；
[0060] 3)将步骤2)所得的铝硅合金熔体，在直径为5mm的石墨坩埚中以100℃/s的冷却速度冷却成型，得铝硅合金；
[0061] 4)将步骤3)所得的铝硅合金切割成小块，置于质量浓度为10％的稀盐酸中，化学腐蚀120h，得腐蚀后的铝硅合金；
[0062] 5)取步骤4)所得的腐蚀后的铝硅合金，浸泡，搅拌，静置4h；
[0063] 6)取步骤5)所得的静置后的上层混合液，离心，干燥，得到复合硅粉。
[0064] 将所得复合硅粉按照实施例一的方法在透射电子显微镜上观察其结构，测试结果表明：该复合硅粉中在硅颗粒内部弥散有大量的纳米颗粒，硅颗粒的尺寸范围在0.5-3μm，纳米颗粒的平均半径为3nm，其硅元素和铝元素的重量百分含量分别为Si 96.5％、Al 3.5％。
[0065] 实施例三
[0066] 本发明的一种包埋富铝纳米颗粒的复合硅粉的制备方法，包括以下步骤：
[0067] 1)按照以下重量百分含量称取原料：工业铝89.85％、工业硅10.0％、变质剂0.15％，备用，其中，变质剂为Bi；
[0068] 2)将铝粉置于感应炉中，加热至熔化，加入工业硅和变质剂，混合均匀，在570℃下，保温40min，得铝硅合金熔体；
[0069] 3)将步骤2)所得的铝硅合金熔体，在直径为10mm的石墨坩埚中以10℃/s的冷却速度冷却成型，得铝硅合金；
[0070] 4)将步骤3)所得的铝硅合金切割成小块，置于质量浓度为8％的稀盐酸中，化学腐蚀110h，得腐蚀后的铝硅合金；
[0071] 5)取步骤4)所得的腐蚀后的铝硅合金，浸泡，搅拌，静置150h；
[0072] 6)取步骤5)所得的静置后的上层混合液，离心，干燥，得到复合硅粉。
[0073] 将所得复合硅粉按照实施例一的方法在透射电子显微镜上观察其结构，测试结果表明：该复合硅粉中在硅颗粒内部弥散有大量的纳米颗粒，硅颗粒的尺寸范围在1-3μm，纳米颗粒的最大半径为10nm，其中，硅元素和铝元素的重量百分含量分别为Si 90.0％、Al 10.0％。
[0074] 将本发明实施例一至实施例三所得的三种复合硅粉以及现有的市售普通硅粉分别与乙炔黑(导电剂)：CMC(粘合剂)按照48mg:20mg:12mg的比例混合，添加去离子水，搅拌均匀，静置，干燥12小时，涂敷在铜箔上，并在手套箱内组装成电池，以体积比为1：1的碳酸亚乙酯/碳酸二乙酯混合液作为溶剂的1mol/L的LiPF6为电解质，以Celgard 2325聚丙烯膜作为隔膜组装锂电池，使用LAND-CT2001A锂电池性能测试仪，在0.01-1.5V范围内进行电池的循环寿命的测试，测试结果如附图6-附图10所示。
[0075] 由附图6至附图10可以看出，该锂离子电池在运行30个循环时，本发明所得复合硅粉的最优比容量比普通硅粉颗粒的比容量高约40％；相同比容量条件下，本发明所得复合硅粉的最优循环次数比普通硅粉颗粒的循环次数高约50％。
[0076] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种硅粉内部包埋有铝粉纳米颗粒的复合硅粉，其结构新颖，硅基体的粒径小，包埋结构为富铝纳米颗粒，可用于锂电池的负极材料；与纯的硅粉相比，本发明的复合硅粉存在的富铝纳米颗粒，提高了其导电性，降低了其硬度，缓解了硅粉内部的应力，延缓了硅粉的粉碎化；富铝纳米颗粒的存在，使锂离子电池在放电过程中形成了电解液的纳米通道，促进了锂离子电池的电荷与质量传输，锂离子电池的初次放电容量最高达3524.1mAh/g，与无富铝纳米颗粒的同尺寸硅粉制作的负极材料相比，锂离子电池的循环性能最优提高了约50％；与现有的多孔掺杂硅相比，本发明的复合硅粉体积密度高，提高了骨架结构的稳定性，原材料价格低廉，制备工艺简单可控，成本低，易于实现产业化。
[0077] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
