[發明專利]一種多孔硅氧復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011355432.6
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112467108B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王濤
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;唐琴

1.一種多孔硅氧復合材料，其特征在于，所述多孔硅氧復合材料為多孔核殼結構，所述多孔核殼結構由內核和包覆于內核表面的第一包覆層組成，所述內核為微孔隙結構；所述內核的粒徑≤20um，內核中的微孔隙的孔徑≤2um，所述內核為納米硅、硅氧化物和硅酸鋰鹽三者的混合物或復合物，所述硅酸鋰鹽的組分包括Li₄SiO₄，Li₂SiO₃和Li₂Si₂O₅，所述Li₂SiO₃的含量小于硅酸鋰鹽總量的5%；所述第一包覆層為Li₂SiO₃和Li₂CO₃組成的復合物，所述第一包覆層為內核中的Li₄SiO₄與CO₂原位反應，使內核的表面原位生成所述第一包覆層，同時使所述內核形成微孔隙結構，原位反應前所述Li₄SiO₄的含量大于硅酸鋰鹽總量的50%。

2.根據權利要求1所述的多孔硅氧復合材料，其特征在于，所述硅氧化物的化學式為SiO_x，其中，0.6≤x≤2.0，所述硅氧化物的晶相結構為無定型和結晶態中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的多孔硅氧復合材料，其特征在于，所述第一包覆層的表面包覆有第二包覆層，所述第二包覆層為碳源裂解產物。

4.一種如權利要求1-3任一項所述的多孔硅氧復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將鋰源和表面具有碳包覆層的氧化硅或納米硅混合，在惰性氣氛或還原氣氛中進行第一煅燒，得到部分鋰摻雜的氧化硅所形成的初始內核；再將初始內核在二氧化碳氣氛中進行第二煅燒，使初始內核的表面原位生成所述第一包覆層，同時所述初始內核形成微孔隙結構；或，

將鋰源和表面具有碳包覆層的氧化硅或納米硅混合，在二氧化碳氣氛中進行第三煅燒，得到微孔隙結構的內核，以及包覆于內核表面的所述第一包覆層；或，

將部分鋰化摻雜的氧化硅或納米硅和正硅酸鋰混合造粒，在二氧化碳氣氛中進行第四煅燒，得到微孔隙結構的內核，以及包覆于內核表面的所述第一包覆層；

所述第一煅燒的溫度為300~900℃；所述第二煅燒的溫度為400~700℃；所述第三煅燒的溫度為400~700℃；所述第四煅燒的溫度為400~700℃。

5.根據權利要求4所述的多孔硅氧復合材料的制備方法，其特征在于，所述碳包覆層的氧化硅中，碳包覆層的質量分數為0.2~10%。

6.根據權利要求4所述的多孔硅氧復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S1之后還包括以下步驟：

S2：將步驟S1所得的產物置于碳源氣體中，或在步驟S1所得的產物表面包覆碳源，在惰性氣氛中升溫，使碳源發生裂解反應，從而在步驟S1所得的產物表面包覆第二包覆層。

7.一種如權利要求1-3任一項所述的多孔硅氧復合材料，或如權利要求4-6任一項所述的制備方法所制得的多孔硅氧復合材料作為鋰離子電池負極材料的應用。