[發明專利]一種鋰離子電池石墨化中孔碳/硅復合負極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010522643.4
• 申請日: 2010-10-27
• 公開（公告）號: CN102456876A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 李溪;王燕剛;朱培怡;康詩飛;黃蘇君;蔣圣;張成麗
• 申請（專利權）人: 李溪
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/133;H01M4/139;H01M4/1393
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1.一種鋰離子電池石墨化中孔碳/硅復合負極材料及其制備方法，其特征在于采用硬模板法結合過渡金屬(Ni、Fe、Co等)催化石墨化得到的中孔碳為載體，通過化學氣相法在中孔碳孔壁上沉積無定形硅得到。

2.權利要求1所述的復合負極材料，其特征在于包括如下步驟：

(1)首先合成不同結構的中孔氧化硅模板：二維六方p6m的SBA-15、三維立方結構Ia3d的KIT-6以及三維蠕蟲狀結構的MSU-X。

(2)將上述制備的中孔氧化硅模板浸漬到0.05mol/L過渡金屬(Ni、Fe、Co等)硝酸鹽的乙醇水溶液中(乙醇/水體積比為1)，并于35-85℃條件下攪拌干燥5-20小時，其中使Si與過渡金屬的摩爾比為20-100。

(3)將碳源浸漬到步驟(2)得到含過渡金屬的中孔氧化硅模板孔道中，然后使其在氮氣或氬氣保護下升溫至700-1100℃熱解催化1-8小時，最后用NaOH刻蝕去除氧化硅即可得到含過渡金屬(Ni、Fe或Co)且不同石墨化程度的中孔碳材料。

(4)將步驟(3)得到的含過渡金屬且不同石墨化程度的中孔碳材料置于管式爐內，氬氣吹掃抽真空后加熱至300-600℃，待溫度穩定后通含1-3％硅烷-氬氣混合氣體，使無定形Si沉積在中孔碳孔壁上，一定時間后停止冷卻即可得到石墨化中孔碳/硅復合負極材料。

3.權利要求1所述的石墨化中孔碳/硅復合負極材料的制備方法，其特征在于制備方法2(3)中所用的碳源為蔗糖、豆油、中間相瀝青或酚醛樹脂等的一種或幾種。

4.權利要求1所述的石墨化中孔碳/硅復合負極材料的制備方法，其特征在于所制備的不同石墨化程度中孔碳材料中含有0.05-0.5wt％的過渡金屬Ni、Fe或Mn。

5.權利要求1所述的石墨化中孔碳/硅復合負極材料的制備方法，其特征在于中孔碳材料中所含的過渡金屬Ni、Fe、Mn等對單質硅的沉積起到非常重要的作用。

6.權利要求1所述的石墨化中孔碳/硅復合負極材料，其特征在于該復合材料中碳與硅的質量比為0.3-20。

7.權利要求1所述的石墨化中孔碳/硅復合負極材料，其特征在于該復合材料被用于鋰離子電池負極材料的應用。