一种硅碳复合材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115966668A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211642013.XH01M4/583(2010.01)(22)申请日2022.12.20H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人胜华新材料科技（眉山）有限公司地址620010四川省眉山市高新技术产业园组金泰路1号申请人东营胜华盈创新材料有限公司胜华新材料集团股份有限公司(72)发明人刘登华陈英楠孙梦奇刘殿忠高明亮(74)专利代理机构南京北辰联和知识产权代理有限公司32350专利代理师何美琴(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图1页(54)发明名称一种硅碳复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种硅碳复合材料及其制备方法和应用，所述硅碳复合材料采用核壳结构，其中，所述核壳结构的内核包括填充有金属氧化物的多孔硅颗粒，所述核壳结构的外壳包括包覆在所述多孔硅颗粒表面的有机金属化合物及其无定形碳；本发明在降低膨胀、提升电子导电率的同时，明显改善了材料之间的相容性和结构稳定性，适合应用于锂离子电池改善其循环性能和提升能量密度。CN115966668ACN115966668A权利要求书1/1页1.一种硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料采用核壳结构，其中，所述核壳结构的内核包括填充有金属氧化物的多孔硅颗粒，所述核壳结构的外壳包括包覆在所述多孔硅颗粒表面的有机金属化合物及其无定形碳。2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述内核占所述核壳结构的重量份比例为80‑99wt％，所述外壳占所述核壳结构的重量份比例为1‑20wt％。3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化铜、氧化镍、氧化铝、氧化铁中的一种或任意几种的混合。4.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述有机金属化合物选自异丙醇铝、聚丙烯酸钠、4‑羟基苯甲酸钠、五甲基环戊二烯三氯化钛、钛酸正丁酯、硬脂酸锌中的一种或任意几种的混合。5.一种根据权利要求1‑4之一所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：S1)、将金属氧化物和预先准备的多孔纳米硅分别添加到有机溶剂中分散均匀，经喷雾干燥后得到硅基前驱体材料A，其中，金属氧化物：有机溶剂：多孔纳米硅的质量比为1‑50:500‑2000:100；S2)、将有机金属化合物添加到树脂溶液中分散均匀，然后添加步骤S1)得到的前驱体材料A，经过滤、干燥和高温碳化后，得到所述硅碳复合材料；其中，有机金属化合物：树脂：前驱体材料A的质量比为0.5‑5:1‑10:100。6.根据权利要求5所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔纳米硅的制备方法包括：将纳米硅转移到管式炉中，通入氧气/氩气的混合气体进行表面氧化处理至少1小时，得到纳米硅/硅氧材料；然后将得到的纳米硅/硅氧材料添加到有机碳源中分散均匀，经喷雾干燥后浸泡于强酸溶液中进行刻蚀，经真空干燥后得到所述多孔纳米硅；其中，纳米硅/硅氧材料：有机碳源的质量比为10‑80：100。7.根据权利要求6所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机碳源选自葡萄糖、环氧树脂、沥青、石油焦、聚乙烯、聚氯乙烯、过氯乙烯、聚乙烯醇、蔗糖、柠檬酸中的一种或任意几种的混合；和/或所述强酸溶液为浓硫酸、浓硝酸、高氯酸、磷酸中的一种。8.根据权利要求5所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1)中，所述有机溶剂选自环己烷、四氯化碳、二甲苯、四氢呋喃、丙酮中的一种；和/或所述金属氧化物选自氧化铜、氧化镍、氧化铝、氧化铁中的一种或任意几种的混合。9.根据权利要求5所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2)中，所述树脂溶液中的树脂为酚醛树脂、环氧树脂、沥青、聚乙烯醇、脲醛树脂或硅树脂中的一种或任意几种的混合，其中，所述树脂溶液的质量浓度为5‑10％。10.一种根据权利要求1‑9之一所述硅碳复合材料的应用，其特征在于，将所述硅碳复合材料作为制备电池极片的活性物质原料。2CN115966668A说明书1/9页一种硅碳复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体涉及一种硅碳复合材料，本发明还涉及了硅碳复合材料的制备方法和应用。背景技术[0002]硅碳材料自身虽然具有高能量密度表现，但是由于充放电过程中的膨胀大，造成其循环性能恶化，因此需要通过降低膨胀来提升其循环和功率性能。[0003]目前提升硅碳材料功率性能、降低硅碳材料膨胀的措施主要包括：掺杂电子导电率高的金属或氧化物、在硅碳材料的内核或外壳进行包覆掺杂，降低满电