[發明專利]籠狀硅碳復合材料及其制備方法、電池負極和電池

在審

• 申請號: 202210587214.8
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114824279A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 李紓黎;賀勇;陳晗;常利娜;夏信德
• 申請（專利權）人: 廣州鵬輝能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/134;H01M4/36;H01M4/38;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: 宋家會

1.一種籠狀硅碳復合材料，其特征在于，包括硅核和包覆在所述硅核表面的籠狀碳殼，所述籠狀硅碳復合材料呈球形；

所述硅核的直徑為200-350nm，所述籠狀碳殼的厚度為20-70nm。

2.一種如權利要求1所述的籠狀硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，包括：

將碳源、硅源與堿性體系混合，采用一鍋法進行水熱處理，固液分離，得到前驅體；

將所述前驅體在流動的保護氣體中進行碳化處理，得到二氧化硅/碳微球；

將所述二氧化硅/碳微球與還原劑進行還原反應，得到硅/碳微球；

將所述硅/碳微球與刻蝕劑進行刻蝕反應，后處理得到所述籠狀硅碳復合材料。

3.如權利要求2所述的籠狀硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述碳源包括烴類化合物、酮類化合物、醇類化合物、醛類化合物、酚類化合物中的一種或多種；

優選地，所述碳源包括冰醋酸、苯甲酸、乙二酸、方形酸、乙二醇、丙三醇、乙醇、甲醇、甲醛、對苯二酚和間苯二酚中的一種或多種；

優選地，所述硅源包括三甲基氯硅烷、四甲基硅烷、二甲基二氯硅烷、四氯化硅、乙烯基硅烷、氨基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一種或多種；

優選地，所述堿性體系為水、乙醇和氨水的混合體系，所述堿性體系的pH為7.1-9.0；

優選地，所述混合時，需要進行攪拌，所述攪拌的時間為2-48h；

優選地，所述水熱處理的溫度為150-200℃，時間為12-36h；

優選地，所述固液分離采用真空過濾，再對過濾產物進行烘烤，得到所述前驅體；

優選地，所述烘烤的溫度為60-120℃，時間為6-24h。

4.如權利要求2所述的籠狀硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述保護氣體包括氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種；

優選地，所述保護氣體的流速為0.1-10L/min；

優選地，所述碳化處理的溫度為500-1500℃，時間為2-24h。

5.如權利要求2所述的籠狀硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述還原劑包括鎂粉、鋁粉、氫氣和碳粉中的任意一種；

優選地，所述還原反應的溫度為200-1500℃，時間為2-24h。

6.如權利要求5所述的籠狀硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述還原劑包括鎂粉或鋁粉；

優選地，所述得到硅/碳微球之前還包括：用酸性溶液處理所述還原反應后的產物，再用清水洗滌并干燥；

優選地，所述酸性溶液包括鹽酸、硫酸和硝酸中的至少一種。

7.如權利要求2所述的籠狀硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述刻蝕劑包括高錳酸鉀；

優選地，所述刻蝕反應的溫度為100-200℃，時間為2-24h。

8.如權利要求2-7任一項所述的籠狀硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述碳化處理、所述還原反應和所述刻蝕反應中的溫度升溫速率為0.1-10℃/min；

優選地，所述后處理包括：將所述刻蝕反應的產物用酸處理并干燥。

9.一種電池負極，其特征在于，包括權利要求1所述的籠狀硅碳復合材料。

10.一種電池，其特征在于，包含權利要求9所述的電池負極。