[發(fā)明專(zhuān)利]硅基儲(chǔ)鋰材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202280001884.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115298352A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬飛;魏良勤;高敏;張秀云;李鳳鳳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海杉杉科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/50
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/50;C23C16/24;C23C16/26;C23C16/34;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市一法律師事務(wù)所 11654
• 代理人: 樊文娜;劉榮娟

1.一種硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，包括：

提供包括碳元素和氧元素的多孔基核；

采用氮源氣體和硅源氣體通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積工藝在所述多孔基核的孔道中形成單質(zhì)硅和非晶態(tài)的硅氮化合物；

在所述多孔基核的表面形成碳包覆層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述單質(zhì)硅和非晶態(tài)的硅氮化合物的晶粒尺寸不超過(guò)20nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述等離子體化學(xué)氣相沉積工藝的溫度為400℃～750℃，壓力為50Pa～1000Pa，所述氮源氣體和硅源氣體的氣體流量比值為0.03～1，沉積時(shí)間為20min～500min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述氮源氣體包括N₂和/或NH₃，所述硅源氣體包括SiH₄，SiHCl₃，SiH₂Cl₂，SiH₃Cl和SiCl₄中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，越靠近所述孔道的內(nèi)部，硅元素的濃度越低。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，在所述單質(zhì)硅和非晶態(tài)的硅氮化合物中，所述單質(zhì)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％～99.8％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述多孔基核的孔道包括孔徑小于2nm的微孔以及孔徑在2nm～50nm的介孔，其中所述微孔的體積分?jǐn)?shù)為30％～70％，所述介孔的體積分?jǐn)?shù)為40％～60％，且所述孔道的孔體積為0.65m³/g～2.5m³/g。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述硅基儲(chǔ)鋰材料包括硅元素、氮元素及碳元素，且所述硅元素、氮元素及碳元素的摩爾比為1∶x∶y，其中0.03＜x＜y/2，0.6＜y＜2.5。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述多孔基核中，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05～15％，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％～99.5％。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，在所述多孔基核表面形成碳包覆層時(shí)的溫度不高于890℃。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，形成碳包覆層時(shí)的碳源氣體包括甲烷，三聚氰胺，苯胺，乙烯，乙炔，丙烷，丙炔，甲醇及氟碳?xì)怏w中的至少一種。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基儲(chǔ)鋰材料的制備方法，其特征在于，所述碳包覆層的厚度為0.5nm～10nm。

13.一種硅基儲(chǔ)鋰材料，其特征在于，包括：

多孔基核，所述多孔基核包括碳元素和氧元素，且所述多孔基核的孔道中包括晶粒尺寸不超過(guò)20nm的單質(zhì)硅和非晶態(tài)的硅氮化合物；

碳包覆層，位于所述多孔基核的表面。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的硅基儲(chǔ)鋰材料，其特征在于，越靠近所述孔道的內(nèi)部，硅元素的濃度越低。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的硅基儲(chǔ)鋰材料，其特征在于，在所述單質(zhì)硅和非晶態(tài)的硅氮化合物中，所述單質(zhì)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％～99.8％。