[發明專利]一種硅碳復合材料及其制備方法和新型碳材料

在審

• 申請號: 202010525263.X
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111628152A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 肖少華;楊青偉;金士威
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發明涉及硅碳復合材料技術領域，具體而言，涉及一種硅碳復合材料及其制備方法和新型碳材料。本發明中的硅碳復合材料的制備方法，包括以下步驟：將鎂粉、含硅氧鍵的物質和無機鹽的混合物在二氧化碳氣氛中進行熱處理。本發明創造性地把硅氧鍵原材料的鎂熱反應和二氧化碳的鎂熱反應同步進行，只需一步就可以得到納米級混合的硅碳復合材料。并且將所述硅碳復合材料經過氫氟酸處理得到新型碳材料。

技術領域

本發明涉及硅碳復合材料技術領域，具體而言，涉及一種硅碳復合材料及其制備方法和新型碳材料。

背景技術

鋰離子電池具有電壓平臺高，比能量大，循環壽命長等特點，被廣泛應用于數碼產品、電動工具等領域。隨著科技的不斷進步，小型化，輕量化，節能環保成為各類產品發展的趨勢。因此，高能量鋰離子電池的開發和應用也成為人們關注的焦點。

開發高比容量、低電壓平臺的負極材料是提升電池能量密度的主要途徑之一。目前，鋰離子電池的負極材料主要是石墨材料，但是石墨材料存在理論比容低的問題而不能滿足高比容鋰離子電池的需求。硅的理論比容量很高，但是硅的導電性差，充放電過程中材料的極化現象仍然比較嚴重。碳材料在充放電過程中體積變化小，循環穩定性較好。硅和碳的化學性質相近，又能緊密結合，因此，制備具有優異性能的硅碳復合材料作為鋰電池負極材料成為研究的焦點。

目前各種結構的硅碳復合材料的制備方法存在以下問題：制備步驟多，過程復雜，成本高；硅和碳的混合不夠均勻；原材料種類多，要求較高的純度；都是單一的鎂熱反應。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

根據本發明的一個方面，本發明涉及一種硅碳復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將鎂粉、含硅氧鍵的物質和無機鹽的混合物在二氧化碳氣氛中進行熱處理。

本發明創造性地把硅氧鍵原材料的鎂熱反應和二氧化碳的鎂熱反應同步進行，只需一步就可以得到納米級混合的硅碳復合材料。

根據本發明的另一個方面，本發明還涉及所述的硅碳復合材料的制備方法制備得到的硅碳復合材料。

本發明的硅碳復合材料硅碳均勻混合的納米級復合材料。

根據本發明的另一個方面，本發明還涉及一種新型碳材料，由所述的硅碳復合材料經過氫氟酸處理得到。

與鎂與二氧化碳反應生成的碳材料相比，本發明生成的碳材料具有不同的X射線衍射峰特征峰和不同的形貌。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

(1)本發明一種硅碳復合材料的制備方法，將鎂粉、含硅氧鍵的物質和無機鹽的混合物在二氧化碳氣氛中進行熱處理，該方法把硅氧鍵原材料的鎂熱反應和二氧化碳的鎂熱反應同步進行，只需一步就可以得到納米級混合的硅碳復合材料，碳源為二氧化碳氣氛，無需高分子有機物碳源。

(2)本發明進一步將得到的硅碳復合材料用氫氟酸進行處理得到新型的碳材料。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例1中硅碳復合材料的TEM圖；

圖2為本發明實施例1中硅碳復合材料的拉曼圖；

圖3為本發明實施例6中新型碳材料的XRD圖；

圖4為發明實施例6中新型碳材料的拉曼圖；

圖5為發明實施例6中新型碳材料的TEM圖。