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CN111170364A - 碳包覆硅基钛铌复合材料、其制备方法及锂离子电池 - Google Patents

碳包覆硅基钛铌复合材料、其制备方法及锂离子电池 Download PDF

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CN111170364A CN201911405060.0A CN201911405060A CN111170364A CN 111170364 A CN111170364 A CN 111170364A CN 201911405060 A CN201911405060 A CN 201911405060A CN 111170364 A CN111170364 A CN 111170364A
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Abstract

本发明提供了一种碳包覆硅基钛铌复合材料、其制备方法及锂离子电池。该制备方法包括：以钛源和铌源为原料进行第一煅烧过程，得到第一煅烧产物，第一煅烧过程的温度为800～1200℃；将硅源、第一煅烧产物及碳源进行第二煅烧过程，得到碳包覆硅基钛铌复合材料，第一煅烧过程的温度为500～1000℃；其中，钛源选自锐钛型二氧化钛、锐钛型二氧化钛水合物硅粉和氧化亚硅中的一种或多种，铌源为五氧化二铌，硅源为硅粉或氧化亚硅，碳源为碳氢化合物。采用上述方法制得的碳包覆硅基钛铌复合材料在充放电过程中具有较小的体积效应，较高的循环性能，同时上述制备方法还具有工艺简单、无污染、可重复性高及可规模性生产等优点。

Description

碳包覆硅基钛铌复合材料、其制备方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池制备领域，具体而言，涉及一种碳包覆硅基钛铌复合材料、其制备方法及锂离子电池。
背景技术
硅是目前已知比容量最高(4200mAh/g)的锂离子电池负极材料。与传统的石墨负极材料相比，硅的重量比容量极高，是天然石墨的十多倍；相比于金属锂，由于硅在合金材料中的堆积密度与锂相近，因此硅还具有很高的体积比容量；同碳材料相比，硅有更高的脱嵌锂电位，有效避免了大倍率充放电过程中锂的析出，从而提高了电池的安全性。基于以上优点，硅材料被认为是最具有应用潜力的新一代高能量锂离子电池负极材料。
由于硅在充放电过程中表现出剧烈的体积效应(＞300％)，硅电极材料会出现粉化而从集流体上剥落，使活性物质与活性物质、活性物质与集流体之间失去电接触，同时不断形成新的固相电解质层(SEI)，最终会导致电化学性能的恶化，这是硅材料成为商品化负极材料的最大障碍。
鉴于上述问题的存在，有必要需要提供一种提高锂离子电池中硅材料在充放电过程中稳定性的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种碳包覆硅基钛铌复合材料、其制备方法及锂离子电池，以解决锂离子电池中硅材料在充放电过程中稳定性较差的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种碳包覆硅基钛铌复合材料的制备方法，该制备方法包括：以钛源和铌源为原料进行第一煅烧过程，得到第一煅烧产物，第一煅烧过程的温度为800～1200℃；将硅源、第一煅烧产物及碳源进行第二煅烧过程，得到碳包覆硅基钛铌复合材料，第二煅烧过程的温度为500～1000℃；其中，钛源选自锐钛型二氧化钛、锐钛型二氧化钛水合物硅粉和氧化亚硅中的一种或多种，铌源为五氧化二铌，硅源为硅粉或氧化亚硅，碳源为碳氢化合物。
进一步地，第一煅烧过程中，钛源中钛元素和铌源中铌元素的摩尔数之比为1:(0.5～6)，优选为1:(1～5)。
进一步地，在进行第一煅烧过程之前，该制备方法还包括：在惰性气氛下，将原料与第一溶剂混合后进行第一湿法研磨，得到第一浆料；将第一浆料进行第一干燥后，再进行第一煅烧过程，得到第一煅烧产物；优选地，第一湿法研磨过程中，第一浆料的固含量为10～30％，第一浆料中的固体颗粒物的粒度D50≤0.8μm，研磨电量为5～15kwh/kg。
进一步地，第一干燥过程采用的干燥装置选自烘箱烘干或喷雾干燥，优选地，干燥过程在喷雾干燥装置中进行，且喷雾干燥装置的进口温度为200～300℃，出口温度为60～150℃，气流量为4.8～8.8mL/min。
进一步地，第一煅烧过程的温度为900～1100℃，煅烧时间为4～16h。
进一步地，碳源选自葡萄糖、蔗糖、柠檬酸和酚醛树脂中的一种或多种。
进一步地，该制备方法还包括：将硅源与第二溶剂进行第二湿法研磨，得到第二浆料；将第二浆料、第一煅烧产物及碳源的混合物依次进行球磨及第二干燥过程后，进行第二煅烧过程，得到碳包覆硅基钛铌复合材料；优选地，第二溶剂选自乙醇、乙二醇、异丙醇和甲醇中的一种或多种；优选地，第二湿法研磨过程中，第二浆料的固含量为10～30％，第二浆料中固体颗粒物粒径D50≤0.5μm，研磨电量为5～15kwh/kg；优选地，球磨过程中，以占第一煅烧产物的重量百分含量计，碳元素包覆量为3～10％，硅元素的掺入量为30～80％。
进一步地，第二煅烧过程的温度为600～800℃，煅烧时间为2～10h。
进一步地，制备方法还包括：对第二煅烧过程的产物进行筛分处理，得到碳包覆硅基钛铌复合材料；优选地，筛分处理过程采用200～300目的筛网。
本申请的另一方面还提供了一种碳包覆硅基钛铌复合材料，碳包覆硅基钛铌复合材料采用上述制备方法制得。
本申请的又一方面还提供了一种锂离子电池，包括涂覆有负极材料的负极片，负极材料包括上述碳包覆硅基钛铌复合材料。
应用本发明的技术方案，以钛源和铌源为原料进行第一煅烧过程能够制得钛铌氧化物(第一煅烧产物)。由于硅与氧具有良好的亲和性，在钛铌氧化物与硅源和碳源进行第二煅烧过程中，硅与金属氧化物钛铌氧化物进行复合，以硅为增强体，钛铌氧化物为基体，在硅颗粒周围构建起应力缓冲层和离子交换层，这能够缓冲硅在充放电过程中的体积效应，改善硅颗粒的电接触，提升材料的循环稳定性。对硅基钛铌氧化物复合材料进行碳包覆，有利于提升硅材料的循环性能。此外上述制备方法工艺简单、无污染、可重复性高且可规模性生产。在此基础上，采用上述方法制得的碳包覆硅基钛铌复合材料在充放电过程中具有较小的体积效应，较高的循环性能，同时上述制备方法还具有工艺简单、无污染、可重复性高及可规模性生产等优点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例1制得的碳包覆硅基钛铌复合材料的XRD图谱；
图2示出了本发明实施例1制得的碳包覆硅基钛铌复合材料的SEM图谱；
图3示出了本发明实施例1制得的碳包覆硅基钛铌复合材料的首次充放电曲线图；
图4示出了本发明实施例1制得的碳包覆硅基钛铌复合材料的50次循环后的充放电曲线图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的锂离子电池中硅材料在充放电过程中稳定性较差的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种碳包覆硅基钛铌复合材料的制备方法，该制备方法包括：以钛源和铌源为原料进行第一煅烧过程，得到第一煅烧产物，第一煅烧过程的温度为800～1200℃；将硅源、第一煅烧产物及碳源进行第二煅烧过程，得到碳包覆硅基钛铌复合材料，第二煅烧过程的温度为500～1000℃；其中，钛源选自锐钛型二氧化钛、锐钛型二氧化钛水合物硅粉和氧化亚硅中的一种或多种，铌源为五氧化二铌，硅源为硅粉或氧化亚硅，碳源为碳氢化合物。
以钛源和铌源为原料进行第一煅烧过程能够制得钛铌氧化物(第一煅烧产物)。由于硅与氧具有良好的亲和性，在钛铌氧化物与硅源和碳源进行第二煅烧过程中，硅与金属氧化物钛铌氧化物进行复合，以硅为增强体，钛铌氧化物为基体，在硅颗粒周围构建起应力缓冲层和离子交换层，这能够缓冲硅在充放电过程中的体积效应，改善硅颗粒的电接触，提升材料的循环稳定性。对硅基钛铌氧化物复合材料进行碳包覆，有利于提升硅材料的循环性能。此外上述制备方法工艺简单、无污染、可重复性高且可规模性生产。在此基础上，采用上述方法制得的碳包覆硅基钛铌复合材料在充放电过程中具有较小的体积效应，较高的循环性能，同时上述制备方法还具有工艺简单、无污染、可重复性高及可规模性生产等优点。
相比于硅碳复合材料，硅与钛铌氧化物结合具有区别于硅材料的较高的脱嵌锂电位，其电压平台出现在1.5～2V之间，而硅的电压平台则在0.6V下，因此，当复合材料在0～1.5V的电压窗口下进行电化学脱嵌锂反应时，复合材料中只有容量较高的硅参与脱嵌理过程，而基体材料则不发生脱嵌锂过程。
在一种优选的实施例中，第一煅烧过程中，钛源中钛元素和铌源中铌元素的摩尔数之比为1:(0.5～6)。钛源中钛元素和铌源中铌元素的摩尔数之比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高碳包覆硅基钛铌复合材料的力学性能，从而进一步降低碳包覆硅基钛铌复合材料的体积效应，提高其在充放电过程中的稳定性。更优选地，钛源中钛元素和铌源中铌元素的摩尔数之比为1:(1～5)。
在一种优选的实施例中，在进行第一煅烧过程之前，该制备方法还包括：在惰性气氛下，将原料与第一溶剂混合后进行第一湿法研磨，得到第一浆料；将第一浆料进行第一干燥后，再进行第一煅烧过程，得到第一煅烧产物。在进行第一煅烧过程之前，先对原料进行第一研磨和第一干燥有利于提高第一煅烧产物性能的稳定性，进而提高碳包覆硅基钛铌复合材料的综合性能。更优选地，第一湿法研磨过程中，第一浆料的固含量为10～30％，第一浆料中的固体颗粒物的粒度D50≤0.8μm，研磨电量为5～15kwh/kg。
需要说明的是，固体颗粒物中粒度D50是指样品累计粒度分布百分数达到50％所对应的粒径。
在一种优选的实施例中，第一干燥过程采用的干燥装置包括但不限于烘箱烘干或喷雾干燥。更优选地，干燥过程在喷雾干燥装置中进行，且喷雾干燥装置的进口温度为200～300℃，出口温度为60～150℃，气流量为4.8～8.8mL/min。将喷雾干燥装置的进口温度和出口温度限定在上述范围内有利于进一步提高干燥效率。
在一种优选的实施例中，第一煅烧过程的温度为900～1100℃，煅烧时间为4～16h。第一煅烧过程的温度和煅烧时间包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高第一煅烧产物的转化率。
上述碳源可以选用本领域常用的碳氢化合物。在一种优选的实施例中，碳源包括但不限于葡萄糖、蔗糖、柠檬酸和酚醛树脂中的一种或多种。相比于其它碳源，上述几种原料在煅烧过程中能够获得较多的碳元素，且价格低廉，因而采用上述几种原料作为碳源有利于进一步提高碳包覆硅基钛铌复合材料的电循环性能。
在一种优选的实施例中，该制备方法还包括：将硅源与第二溶剂进行第二湿法研磨，得到第二浆料；将第二浆料、第一煅烧产物及碳源的混合物依次进行球磨及第二干燥过程后，进行第二煅烧过程，得到碳包覆硅基钛铌复合材料。在进行第二煅烧过程之前，先对硅源进行第二湿法研磨，然后将其与其它物料依次进行球磨和第二干燥过程有利于提高碳包覆硅基钛铌复合材料的综合性能。更优选地，第二湿法研磨过程中，第二浆料的固含量为10～30％，第二浆料中固体颗粒物粒径D50≤0.5μm，研磨电量为5～15kwh/kg；
优选地，第二溶剂包括但不限于乙醇、乙二醇、异丙醇和甲醇中的一种或多种。相比于其它溶剂，采用上述几种溶剂还有利于降低第二湿法研磨过程中，硅源被氧化，从而有利于提高最终制得的碳包覆硅基钛铌复合材料在充放电过程中的稳定性。同时上述几种溶剂在干燥过程中很容易去除。
在一种优选的实施例中，球磨过程中，以占第一煅烧产物的重量百分含量计，碳元素包覆量为3～10％，硅元素的掺入量为30～80％。碳元素包覆量和硅元素的掺入量包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内，有利于进一步降低碳包覆硅基钛铌复合材料在充放电过程中的体积小营，并提高其电循环性能。
在一种优选的实施例中，第二煅烧过程的温度为600～800℃，煅烧时间为2～10h。第二煅烧过程的温度和煅烧时间包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高碳包覆硅基钛铌复合材料收率。
为了提高碳包覆硅基钛铌复合材料的均匀性，以进一步提高后续应用过程中锂离子电池的综合性能，在一种优选的实施例中，该制备方法还包括：对第二煅烧过程的产物进行筛分处理，得到碳包覆硅基钛铌复合材料；更优选地，筛分处理过程采用200～300目的筛网。
本申请的另一方面还包括一种碳包覆硅基钛铌复合材料，碳包覆硅基钛铌复合材料采用上述制备方法制得。
以钛源和铌源为原料进行第一煅烧过程能够制得钛铌氧化物(第一煅烧产物)。由于硅与氧具有良好的亲和性，在钛铌氧化物与硅源和碳源进行第二煅烧过程中，硅与金属氧化物钛铌氧化物进行复合，以硅为增强体，钛铌氧化物为基体，在硅颗粒周围构建起应力缓冲层和离子交换层，这能够缓冲硅在充放电过程中的体积效应，改善硅颗粒的电接触，提升材料的循环稳定性。对硅基钛铌氧化物复合材料进行碳包覆，有利于提升硅材料的循环性能。此外上述制备方法工艺简单、无污染、可重复性高且可规模性生产。在此基础上，采用上述方法制得的碳包覆硅基钛铌复合材料在充放电过程中不仅具有较小的体积效应，较高的循环性能。
本申请的又一方面还包括一种锂离子电池，包括涂覆有负极材料的负极片，负极材料包括上述碳包覆硅基钛铌复合材料。
采用上述方法制得的碳包覆硅基钛铌复合材料在充放电过程中不仅具有较小的体积效应，较高的循环性能。因而使用涂覆有上述碳包覆硅基钛铌复合材料的负极片制备锂离子电池时能够大大提高锂离子电池的电循环性能及其循环稳定性。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
一种碳包覆硅基钛铌复合材料的制备方法包括：
称取去离子水、400gNb2O5(1.50mol)和139.57gTiO2·2H2O(1.20mol)混合配制成固含量为13％的浆料；将该浆料进行第一湿法研磨，得到第一浆料，其中研磨电量为10kwh/kg，粒径D50≤0.2μm；将第一浆料进行第一喷雾干燥，其采用的喷雾干燥装置的进口温度为220℃，出口温度为100℃。
将喷雾干燥后的物料在空气中进行第一煅烧过程，其中，第一煅烧过程的温度为1100℃，烧结时间为6h。将第一煅烧过程的产物使用200目筛网进行过筛处理，得到第一煅烧产物(钛铌氧化物材料)。
将硅粉400g与无水乙醇混合配制成固含量为13％的硅浆料，然后将其在循环密闭性球磨机中进行第二湿法球磨，得到第二浆料，研磨电量8kwh/kg，粒径D50≤0.5μm；；
将球磨完成的第二浆料、钛铌氧化物400g，硅掺杂量为50％，再向其中加入109.9964g葡萄糖，碳包覆量为5％，最后配制成固含量为18％的混合浆料。将上述固含量为18％的混合浆料进行超声的同时高速搅拌4h后，然后在密闭性喷雾干燥装置中进行第二喷雾干燥，喷雾干燥环境为Ar气保护的惰性环境，其采用的喷雾干燥装置的进口温度200℃，出口温度90℃，气流量为5.2mL/min；将喷雾干燥过程得到的粉末在气氛管式炉中进行第二煅烧过程，气氛为氩气气氛，第二煅烧过程的温度为750℃，烧结时间为4h；将第二煅烧过程得到的物料使用200目筛网进行过筛处理，得到碳包覆硅基钛铌复合材料。
采用X射线射仪对实施例1制得的碳包覆硅基钛铌复合材料进行测试，其XRD如图1所示；采用扫描电镜观察实施例1制得的碳包覆硅基钛铌复合材料的微观形貌，其SEM如图2所示。
将实施例1制得的材料与超导炭黑、粘结剂按90:5:5混匀制备负极电极膜片，以锂片为正极，制备半电池，并采用电池测试仪测试克容量及循环性能。充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1450.2mAh/g，如图3所示，50次循环后克容量仍可稳定在400mAh/g，如图4所示。
实施例2
与实施例1的区别为：第一煅烧过程的温度为800℃，第二煅烧过程的温度为1000℃，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1030.2mAh/g，50次循环后克容量为308mAh/g。
实施例3
与实施例1的区别为：第一煅烧过程的温度为1200℃，第二煅烧过程的温度为500℃，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1137.5mAh/g，50次循环后克容量为326.5mAh/g。
实施例4
与实施例1的区别为：第一煅烧过程的温度为900℃，第二煅烧过程的温度为800℃，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1294.5mAh/g，50次循环后克容量为368.6.mAh/g。
实施例5
与实施例1的区别为：第一煅烧过程的温度为1100℃，第二煅烧过程的温度为600℃，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1290.6mAh/g，50次循环后克容量为371.5.mAh/g。
实施例6
与实施例1的区别为：第一煅烧过程中，钛源中钛元素和所述铌源中铌元素的摩尔数之比为1:0.5，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1169.5mAh/g，50次循环后克容量为305.2mAh/g。
实施例7
与实施例1的区别为：第一煅烧过程中，钛源中钛元素和所述铌源中铌元素的摩尔数之比为1:6，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1158.5mAh/g，50次循环后克容量为298.6mAh/g。
实施例8
与实施例1的区别为：第一煅烧过程中，钛源中钛元素和所述铌源中铌元素的摩尔数之比为1:1，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1385.7mAh/g，50次循环后克容量为361.2mAh/g。
实施例9
与实施例1的区别为：第一煅烧过程中，钛源中钛元素和所述铌源中铌元素的摩尔数之比为1:5，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1398.6.mAh/g，50次循环后克容量为360.8mAh/g。
实施例10
与实施例1的区别为：以占第一煅烧产物的重量百分含量计，碳元素包覆量为3％，硅元素的掺入量为80％，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1385.6mAh/g，50次循环后克容量为206.7mAh/g。
实施例11
与实施例1的区别为：以占第一煅烧产物的重量百分含量计，碳元素包覆量为10％，硅元素的掺入量为30％，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1379.2mAh/g，50次循环后克容量为225.9mAh/g。
实施例12
与实施例1的区别为：以占第一煅烧产物的重量百分含量计，碳元素包覆量为6％，硅元素的掺入量为50％，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达1432.8mAh/g，50次循环后克容量为395.6mAh/g。
对比例1
与实施例1的区别为：第一煅烧过程的温度为700℃，第二煅烧过程的温度为1100℃，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达850.9mAh/g，50次循环后克容量为169.5mAh/g。
对比例2
与实施例1的区别为：第一煅烧过程的温度为1300℃，第二煅烧过程的温度为400℃，性能测试方法与实施例1相同。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达769.6.mAh/g，50次循环后克容量为126.3mAh/g。
对比例3
一种碳包覆硅基钛铌复合材料的制备方法包括：
称取去离子水、109.9964g葡萄糖、400g硅粉、400gNb2O5(1.50mol)和139.57gTiO2·2H2O(1.20mol)混合配制成固含量为13％的浆料；将该浆料进行湿法研磨，其中研磨电量为10kwh/kg，粒径D50≤0.2μm；将上述湿法研磨后得到的浆料进行喷雾干燥，其采用的喷雾干燥装置的进口温度为220℃，出口温度为100℃。
将喷雾干燥后的物料在空气中进行煅烧过程，其中，煅烧过程的温度为800℃，烧结时间为6h。将煅烧过程的产物使用200目筛网进行过筛处理，得到煅烧产物。
充放电倍率为0.1C，其首次放电克容量达699.8mAh/g，50次循环后克容量为106.8mAh/g。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
比较实施例1至5及对比例1至2可知，将第一煅烧过程的温度和第二煅烧过程的温度限定在本申请优选的范围内有利于进一步提高碳包覆硅基钛铌复合材料的电学性能。
比较实施例1至12及对比例1至3可知，将采用本申请提供的方法制得的碳包覆硅基钛铌复合材料具有更加优异的电学性能。
比较实施例1、6至9可知，将第一煅烧过程中，钛源中钛元素和所述铌源中铌元素的摩尔数之比限定在本申请优选的范围内有利于进一步提高碳包覆硅基钛铌复合材料的电学性能。
比较实施例1、10至12可知，将第一煅烧过程中，碳元素包覆量和硅元素的掺入量限定在本申请优选的范围内有利于进一步提高碳包覆硅基钛铌复合材料的电学性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (11)

1.一种碳包覆硅基钛铌复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
以钛源和铌源为原料进行第一煅烧过程，得到第一煅烧产物，所述第一煅烧过程的温度为800～1200℃；
将硅源、所述第一煅烧产物及碳源进行第二煅烧过程，得到所述碳包覆硅基钛铌复合材料，所述第二煅烧过程的温度为500～1000℃；
其中，所述钛源选自锐钛型二氧化钛、锐钛型二氧化钛水合物硅粉和氧化亚硅中的一种或多种，所述铌源为五氧化二铌，所述硅源为硅粉或氧化亚硅，所述碳源为碳氢化合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧过程中，所述钛源中钛元素和所述铌源中铌元素的摩尔数之比为1:(0.5～6)，优选为1:(1～5)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在进行所述第一煅烧过程之前，所述制备方法还包括：
在惰性气氛下，将所述原料与第一溶剂混合后进行第一湿法研磨，得到第一浆料；
将所述第一浆料进行第一干燥后，再进行所述第一煅烧过程，得到所述第一煅烧产物；
优选地，所述第一湿法研磨过程中，所述第一浆料的固含量为10～30％，所述第一浆料中的固体颗粒物的粒度D50≤0.8μm，研磨电量为5～15kwh/kg。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一干燥过程采用的干燥装置选自烘箱烘干或喷雾干燥，优选地，所述干燥过程在喷雾干燥装置中进行，且所述喷雾干燥装置的进口温度为200～300℃，出口温度为60～150℃，气流量为4.8～8.8mL/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧过程的温度为900～1100℃，煅烧时间为4～16h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源选自葡萄糖、蔗糖、柠檬酸和酚醛树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
将所述硅源与第二溶剂进行第二湿法研磨，得到第二浆料；
将所述第二浆料、所述第一煅烧产物及所述碳源的混合物依次进行球磨及第二干燥过程后，进行所述第二煅烧过程，得到所述碳包覆硅基钛铌复合材料；
优选地，所述第二溶剂选自乙醇、乙二醇、异丙醇和甲醇中的一种或多种；
优选地，所述第二湿法研磨过程中，所述第二浆料的固含量为10～30％，所述第二浆料中固体颗粒物粒径D50≤0.5μm，研磨电量为5～15kwh/kg；
优选地，所述球磨过程中，以占所述第一煅烧产物的重量百分含量计，碳元素包覆量为3～10％，硅元素的掺入量为30～80％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二煅烧过程的温度为600～800℃，煅烧时间为2～10h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：对所述第二煅烧过程的产物进行筛分处理，得到所述碳包覆硅基钛铌复合材料；优选地，所述筛分处理过程采用200～300目的筛网。
10.一种碳包覆硅基钛铌复合材料，其特征在于，所述碳包覆硅基钛铌复合材料采用权利要求1至9中任一项所述制备方法制得。
11.一种锂离子电池，包括涂覆有负极材料的负极片，其特征在于，所述负极材料包括权利要求10中所述的碳包覆硅基钛铌复合材料。
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