[發(fā)明專利]一種無定形硅碳復合材料及其制備方法和應用、鋰離子二次電池

在審

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• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN115995542A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發(fā)明（設計）人: 陳厚富;胡亮;彭天權(quán);俞有康;章鎮(zhèn);譚桂明
• 申請（專利權(quán)）人: 贛州立探新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;B82Y30/00;B82Y40/00;C01B32/05;H01M10/0525
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 申素霞

1.一種無定形硅碳復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將樹脂、含氮化合物與溶劑混合，進行造孔處理，得到前驅(qū)體材料；所述造孔處理的溫度為80～250℃，壓力為2～10MPa；

將所述前驅(qū)體材料進行碳化處理，得到無定形多孔碳材料；

在硅烷類物質(zhì)存在條件下，對所述無定形多孔碳材料進行硅包覆處理，在所述無定形多孔碳材料的表面和孔道中形成無定形納米硅層，得到無定形硅碳前驅(qū)體；所述硅包覆處理的溫度為500～800℃，壓力為0.5～10MPa；

在有機碳源存在條件下，對所述無定形硅碳前驅(qū)體進行碳包覆處理，在所述無定形硅碳前驅(qū)體中無定形納米硅層的表面形成無定形碳層，得到無定形硅碳復合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述樹脂包括聚氯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂和聚酰胺樹脂中的一種或多種，所述含氮化合物包括銨鹽和/或三聚氰胺；所述樹脂、含氮化合物與溶劑的摩爾比為1～10：0.1～5：1～50。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述造孔處理的保溫保壓時間為2～10h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化處理包括依次進行第一碳化處理和第二碳化處理；所述第一碳化處理的溫度為200～600℃，保溫時間為1～5h；所述第二碳化處理的溫度為900～1200℃，保溫時間為1～5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷類物質(zhì)包括三(三甲硅基)硅烷、甲硅烷、乙硅烷、四氟硅烷、三氯化硅、氯硅烷、六甲基二硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基乙烯基氯硅烷和乙烯基三氯硅烷中的一種或多種；所述硅包覆處理的保溫保壓時間為1～5h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機碳源包括甲烷、乙炔、甲苯、葡萄糖、石油瀝青和中間相瀝青中的一種或多種；所述碳包覆處理的溫度為500～800℃，壓力為0.5～10MPa，保溫保壓時間為0.5～3h。

7.權(quán)利要求1～6任一項所述制備方法制備得到的無定形硅碳復合材料，包括無定形多孔碳材料、包覆在所述無定形多孔碳材料表面和孔道中的無定形納米硅層以及包覆在所述無定形納米硅層表面的無定形碳層；所述無定形多孔碳材料的孔結(jié)構(gòu)包括微孔、介孔和大孔，所述無定形多孔碳材料的孔容為0.05～0.5cm³/g；所述無定形納米硅層由納米硅顆粒形成，所述納米硅顆粒的中值粒徑D50≤50nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無定形硅碳復合材料，其特征在于，所述無定形硅碳復合材料的比表面積為1～10m²/g，中值粒徑D50為3～15μm；所述無定形硅碳復合材料中硅元素的含量為25～75wt％。

9.權(quán)利要求7或8所述無定形硅碳復合材料作為鋰離子電池負極材料的應用。

10.一種鋰離子二次電池，其特征在于，以權(quán)利要求7或8所述無定形硅碳復合材料作為負極材料。