[發(fā)明專利]一種多雜原子共摻雜炭殼包覆硅的復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010493828.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111682173B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓飛;劉金水;項(xiàng)品峰;汪衛(wèi)斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種多雜原子共摻雜炭殼包覆硅的復(fù)合材料，其特征在于，以納米級(jí)硅顆粒為核，以多雜原子共摻雜的炭材料為殼，硅核與炭殼之間存在空腔，且硅核與炭殼之間通過(guò)導(dǎo)電添加劑進(jìn)行連接；

所述的多雜原子共摻雜炭材料中的雜原子種類為N，S，P，B四種類型中的一種或多種；導(dǎo)電添加劑為碳納米管、導(dǎo)電炭黑、石墨烯、碳納米纖維中的一種或多種；

所述的復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）炭前驅(qū)體的預(yù)處理：將炭前驅(qū)體與雜原子在有機(jī)溶劑中通過(guò)“一鍋混”的方式攪拌混合在一起，得到摻雜的炭前驅(qū)體原料；

（2）硅粉氧化：工業(yè)硅粉與水按照質(zhì)量比1:0.5-3的比例經(jīng)過(guò)高能球磨處理1-4h；然后將粉末加熱到600-900 ℃保溫1-4 h，得到SiO₂/Si的混合物；

（3）炭包覆處理：將摻雜的炭前驅(qū)體、步驟（2）得到的SiO₂/Si混合物和導(dǎo)電添加劑按照質(zhì)量比1-3:5:1-0.5的比例球磨處理，熱處理，得到炭包覆的復(fù)合材料；

（4）刻蝕SiO₂：將炭包覆的復(fù)合材料置于氫氟酸溶液中除去SiO₂組分，通過(guò)過(guò)濾洗滌、干燥后得到多雜原子共摻雜炭殼包覆的導(dǎo)電添加劑和納米硅的復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多雜原子共摻雜炭殼包覆硅的復(fù)合材料，其特征在于，所述的步驟（1）中雜原子種類為N，S，P，B四種類型中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多雜原子共摻雜炭殼包覆硅的復(fù)合材料，其特征在于，所述的步驟（1）的炭前驅(qū)體為中溫瀝青、高溫瀝青、酚醛樹(shù)脂、糖類、聚丙烯腈中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多雜原子共摻雜炭殼包覆硅的復(fù)合材料，其特征在于，所述的步驟（1）的氮源為三聚氰胺、尿素、聚丙烯腈、含氮離子液體和氨基酸中的一種或多種，硫源為硫磺、硫脲、二芐基二硫中的一種或多種，磷源為紅磷、乙膦酸、三苯基膦中的一種或多種，硼源為四苯基硼酸鈉、硼酸、硼烷中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多雜原子共摻雜炭殼包覆硅的復(fù)合材料，其特征在于，所述的步驟（3）的熱處理工藝為：加熱到650-1050℃保溫1-4h。

6.權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料在鋰離子電池中作為負(fù)極材料的應(yīng)用。