[發(fā)明專(zhuān)利]一種多孔硅氧復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011355432.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112467108B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞理工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;唐琴

1.一種多孔硅氧復(fù)合材料，其特征在于，所述多孔硅氧復(fù)合材料為多孔核殼結(jié)構(gòu)，所述多孔核殼結(jié)構(gòu)由內(nèi)核和包覆于內(nèi)核表面的第一包覆層組成，所述內(nèi)核為微孔隙結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)核的粒徑≤20um，內(nèi)核中的微孔隙的孔徑≤2um，所述內(nèi)核為納米硅、硅氧化物和硅酸鋰鹽三者的混合物或復(fù)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L(zhǎng)i₂SiO₃和Li₂CO₃組成的復(fù)合物，所述第一包覆層為內(nèi)核中的Li₄SiO₄與CO₂原位反應(yīng)，使內(nèi)核的表面原位生成所述第一包覆層，同時(shí)使所述內(nèi)核形成微孔隙結(jié)構(gòu)，原位反應(yīng)前所述Li₄SiO₄的含量大于硅酸鋰鹽總量的50%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔硅氧復(fù)合材料，其特征在于，所述硅氧化物的化學(xué)式為SiO_x，其中，0.6≤x≤2.0，所述硅氧化物的晶相結(jié)構(gòu)為無(wú)定型和結(jié)晶態(tài)中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔硅氧復(fù)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(chǎn)物。

4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多孔硅氧復(fù)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(jìn)行第一煅燒，得到部分鋰摻雜的氧化硅所形成的初始內(nèi)核；再將初始內(nèi)核在二氧化碳?xì)夥罩羞M(jìn)行第二煅燒，使初始內(nèi)核的表面原位生成所述第一包覆層，同時(shí)所述初始內(nèi)核形成微孔隙結(jié)構(gòu)；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?xì)夥罩羞M(jìn)行第三煅燒，得到微孔隙結(jié)構(gòu)的內(nèi)核，以及包覆于內(nèi)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?xì)夥罩羞M(jìn)行第四煅燒，得到微孔隙結(jié)構(gòu)的內(nèi)核，以及包覆于內(nèi)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(jù)權(quán)利要求4所述的多孔硅氧復(fù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2~10%。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔硅氧復(fù)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(chǎn)物置于碳源氣體中，或在步驟S1所得的產(chǎn)物表面包覆碳源，在惰性氣氛中升溫，使碳源發(fā)生裂解反應(yīng)，從而在步驟S1所得的產(chǎn)物表面包覆第二包覆層。

7.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多孔硅氧復(fù)合材料，或如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的制備方法所制得的多孔硅氧復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。