[發明專利]硅-碳復合材料以及方法

在審

• 申請號: 202080059792.3
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN114287072A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 查爾斯·A·梅森;里查德·格雷戈里·泰勒;賽發·伊爾馬茲;塞尼亞·卡托克;約書亞·惠特塔姆;利蒙加·西羅·米奧托;毛羅·基亞奇亞
• 申請（專利權）人: 奈克松有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/133;H01M4/134;H01M10/0525;H01M4/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李新紅

1.一種用于制備核殼型復合粒子的方法，所述方法包括以下步驟：

(a)提供多個前體復合粒子，所述前體復合粒子包括：

i.包括微孔和/或介孔的多孔碳骨架，其中微孔和介孔的通過氣體吸附測量的總孔體積為至少0.4cm³/g，并且其中所述多孔碳骨架的PD₅₀孔徑不超過10nm；以及

ii.與所述多孔碳骨架一起設置的多個納米尺寸電活性材料結構域；

(b)對所述多個前體復合粒子進行與熱解碳前體接觸的熱處理，使得在所述前體復合粒子上形成熱解導電碳材料外殼，其中所述熱處理在不超過700℃的溫度進行。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述熱處理在不超過680℃、或不超過660℃、或不超過650℃、或不超過640℃、或不超過620℃、或不超過600℃的溫度進行。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中所述熱處理在至少500℃、或至少520℃、或至少540℃、或至少560℃、或至少580℃的溫度進行。

4.根據任一項前述權利要求所述的方法，其中所述熱解碳前體作為蒸氣、優選烴蒸氣與所述復合粒子接觸。

5.根據權利要求4所述的方法，其中所述烴選自包含10至25個碳原子并且任選包含1至3個雜原子的多環烴，任選地其中所述多芳香烴選自萘、蒽、并四苯、并五苯、芴、二氫苊、菲、熒蒽、芘、苝、蒄、芴酮、蒽醌、蒽酮以及它們的烷基取代衍生物。

6.根據權利要求4所述的方法，其中所述烴選自二環單萜，任選地其中所述二環單萜選自樟腦、冰片、桉葉油素、莰烯、蒈烯、檜烯、苧烯和蒎烯。

7.根據權利要求4所述的方法，其中所述烴選自C₂-C₁₀烴，任選地其中所述烴選自烷烴、烯烴、炔烴、環烷烴、環烯烴和芳香烴，任選地其中所述烴選自甲烷、乙烯、丙烯和乙炔。

8.根據任一項前述權利要求所述的方法，其中在與所述復合粒子接觸之前，使所述熱解碳前體蒸氣在至少500℃的溫度與過渡金屬催化劑接觸。

9.根據權利要求8所述的方法，其中所述過渡金屬催化劑包括鎳、鐵、鈷、銅以及它們的混合物。

10.根據權利要求8至9中任一項所述的方法，其中所述過渡金屬催化劑是網的形式，其中所述網放置在所述烴蒸氣的在與所述復合粒子接觸之前的流路中。

11.根據權利要求8至9中任一項所述的方法，其中所述過渡金屬催化劑設置在所述復合粒子的表面上。

12.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中在步驟(b)之前使氣態羰基鎳熱分解以將鎳沉積到所述復合粒子的表面上。

13.根據權利要求12所述的方法，其中在步驟(b)之后使碳涂覆的顆粒材料與一氧化碳氣體接觸以形成氣態羰基鎳，由此從碳涂覆的復合粒子去除鎳。

14.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其中步驟(b)包括：在所述熱處理之前，使所述復合粒子與熱解碳前體在溶劑中的溶液或分散體接觸，并且去除所述溶劑以提供涂覆有所述熱解碳前體的復合粒子。

15.根據權利要求14所述的方法，其中所述熱解碳前體是包括含碳主鏈的聚合物或低聚物。

16.根據權利要求14或權利要求15所述的方法，其中所述熱解碳前體是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或是乙烯吡咯烷酮與一種或多種其他烯屬不飽和單體的共聚物。