[發明專利]硅碳復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910958909.0
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN112652739A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 楊文勝;張洪濤;陳旭;于永利;林偉國;榮峻峰;杜澤學
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張福根;付文川

1.一種硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：

將氧化亞硅、硅、有機碳源和石墨混合均勻得混合物，所述混合物置于水中攪拌，得懸浮液；

所述懸浮液進行粉碎處理，干燥后得前驅體；

對所述前驅體進行焙燒，得所述硅碳復合材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧化亞硅與硅的質量比為(0.5～2):1。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧化亞硅與所述硅的總量占所述混合物質量的10％～30％，所述石墨占所述混合物質量的60％～70％，所述有機碳源占所述混合物質量的15％～20％。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧化亞硅占所述混合物質量的2％～10％，所述硅占所述混合物質量的5％～10％。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機碳源選自葡萄糖、檸檬酸和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，向所述前驅體加入瀝青混合并研磨后，再進行所述焙燒，所述瀝青的加入量占所述前驅體質量的5％～15％。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合物中還包括導電添加劑，所述導電添加劑占所述混合物質量的2％～10％。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述導電添加劑選自碳納米管、納米石墨烯片、氧化石墨烯中的一種或多種。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述石墨選自球形石墨、鱗片石墨、人造石墨中的一種或多種。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧化亞硅的平均粒徑為2μm～5μm，所述硅的平均粒徑為2nm～150nm。

11.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述粉碎處理包括：所述懸浮液在保護氣氛下以200rpm～400rpm的轉速球磨6h～12h，之后以1600rpm～2400rpm的轉速砂磨0.25h～2h，所述球磨粉碎過程中的球料質量比為(6～12):1。

12.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述干燥采用噴霧干燥，所述噴霧干燥的進口溫度為150℃～180℃，出口溫度為60℃～100℃。

13.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述焙燒包括以3℃·min^-1～5℃·min^-1的升溫速率升溫至200℃～500℃進行預碳化，保溫2h～5h后，以5℃·min^-1～10℃·min^-1的升溫速率升溫至600℃～800℃，保溫2h～5h。

14.一種硅碳復合材料，采用權利要求1～13中任一項所述的制備方法得到。

15.根據權利要求14所述的硅碳復合材料，其特征在于，以質量百分比計，所述硅碳復合材料的硅含量為10％～30％，碳含量為70％～90％。

16.根據權利要求14或15所述的硅碳復合材料作為鋰離子電池負極的應用。