[發明專利]一種硅碳復合材料及其制備方法和應用有效
| 申請號： | 202010877779.0 | 申請日： | 2020-08-27 |
| 公開（公告）號： | CN114122335B | 公開（公告）日： | 2023-07-25 |
| 發明（設計）人： | 劉騫;溫珍海 | 申請（專利權）人： | 中國科學院福建物質結構研究所 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;C01B32/05;C01B33/02;C01B33/113 |
| 代理公司： | 北京元周律知識產權代理有限公司 11540 | 代理人： | 張梅娟 |
| 地址： | 350002 福建*** | 國省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 復合材料 及其 制備 方法 應用 | ||
1.一種硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述硅碳復合材料包括納米硅和類石墨烯碳納米片；所述類石墨烯碳納米片對所述納米硅形成包覆；所述類石墨烯碳納米片與所述納米硅之間存在硅氧層；
所述硅碳復合材料的制備方法至少包括以下步驟：
S001、得到含有鹵化鹽、納米硅、類石墨烯碳納米片前驅體的混合前驅體；
所述鹵化鹽為堿金屬鹵鹽、堿土金屬鹵鹽中的至少一種；
所述類石墨烯碳納米片前驅體為中間相瀝青；
所述鹵化鹽、納米硅和類石墨烯碳納米片前驅體的用量關系為5g～20g：200mg：150mg～250mg；
S002、對所述混合前驅體進行退火處理，得到所述硅碳復合材料；
其中，所述退火處理采用第一種退火處理過程或第二種退火處理過程；
第一種退火處理過程：
將所述混合前驅體加熱升溫至550℃～750℃，保溫1～2h；
第二種退火處理過程包括：
步驟一：先將所述混合前驅體加熱升溫至300～400℃，保溫0.5～2h；
步驟二：再繼續升溫至550～750℃，保溫0.5～2h。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述納米硅的直徑為30～50nm；所述硅氧層的厚度為5±1nm。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硅碳復合材料中，類石墨烯碳納米片的含量為30wt％～70wt％。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鹵化鹽為LiCl、KCl、CaCl2、NaCl中的至少兩種的混合。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，以物質的摩爾百分比計，所述鹵化鹽選自LiCl-KCl、CaCl2-NaCl、NaCl-KCl中的至少一種；其中LiCl與KCl的摩爾百分比為59％:41％；CaCl2與NaCl的摩爾百分比為55％:45％；NaCl與KCl的摩爾百分比為50％:50％。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述中間相瀝青為石油系中間相瀝青。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合前驅體中還包括有機溶劑；所述有機溶劑選自甲苯、二甲苯、四氫呋喃、石油醚和四氯化碳中任意一種；
所述類石墨烯碳納米片前驅體與所述有機溶劑的質量體積比為160～260mg：10～20ml。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S002為：對所述混合前驅體進行退火處理、洗滌、干燥，得到所述硅碳復合材料；
步驟S001還包括對所述混合前驅體進行干燥；所述干燥溫度為100～120℃；
第一種退火處理過程中的所述加熱升溫速率為5～10℃·min-1；
第二種退火處理過程中的所述步驟一的升溫速率為1～10℃·min-1；
所述步驟二的升溫速率為5～10℃·min-1。
9.一種負極材料，其特征在于，所述負極材料包括權利要求1-8任一項所述的制備方法得到的硅碳復合材料中的至少一種。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池至少包括權利要求9所述的負極材料。
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