一种多孔碳负载纳米硅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CN115818647A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211448281.8B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2022.11.18H01M4/36(2006.01)H01M4/62(2006.01)(71)申请人浙江新安化工集团股份有限公司地址311600浙江省杭州市建德市新安江镇(72)发明人谭元忠陈宝李明月杨培培彭思遥耿铭涛(74)专利代理机构北京中政联科专利代理事务所(普通合伙)11489专利代理师赵增侠(51)Int.Cl.C01B33/021(2006.01)C01B32/05(2017.01)B82Y30/00(2011.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书9页附图1页(54)发明名称一种多孔碳负载纳米硅材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于锂离子电池材料的技术领域，具体涉及一种多孔碳负载纳米硅材料及其制备方法和应用，所述多孔碳负载纳米硅材料的制备方法包括(1)将能在高温焙烧条件下形成多孔结构的碳源分散或溶解于溶剂中；(2)加入微米氧化亚硅和碱金属碳酸盐，混合均匀后干燥，得到前驱体；(3)将所述前驱体在惰性气氛或真空条件下进行高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；(4)清洗所述复合物，去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。该方法过程简单、易操作，没有副产物生成，不需要使用如氢氟酸等危险性试剂，适于工业推广。本发明的多孔碳负载纳米硅材料在锂离子电池上的应用前景很好。CN115818647ACN115818647A权利要求书1/1页1.多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将能在高温焙烧条件下形成多孔结构的碳源分散或溶解于溶剂中；(2)加入微米氧化亚硅和碱金属碳酸盐，混合均匀后干燥，得到前驱体；(3)将所述前驱体在惰性气氛或真空条件下进行高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；(4)清洗所述复合物，去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。2.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述碳源是蔗糖、淀粉、葡萄糖、酚醛树脂或活性炭中的一种或多种，优选为淀粉；可选地，所述碱金属碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯中的一种或几种；可选地，微米氧化亚硅与碱金属碳酸盐的摩尔比1:2～2:1，加入的碳源与氧化亚硅的质量比为1:3～3:1，多孔碳负载纳米硅材料中的碳含量10wt％～60wt％。3.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合的方法为搅拌、超声、球磨或砂磨中的一种或多种；可选地，所述步骤(2)中干燥的方法为真空干燥、冷冻干燥或超临界干燥。4.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中高温焙烧的温度为800～1350℃，优选为850～1150℃，焙烧时间为2～12h，优选为3～6h。5.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述微米氧化亚硅的粒径为1～10微米。6.根据权利要求1‑5任一项所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将淀粉加入去离子水中，60‑95℃加热搅拌至完全糊化；(2)加入微米氧化亚硅粉末搅拌均匀，然后再加入碱金属碳酸盐混合均匀，干燥后得到前驱体；(3)将得到的前驱体在惰性气体保护或真空条件下高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；(4)将所述复合物加入去离子水中搅拌、离心，清洗去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。7.一种多孔碳负载纳米硅材料，其特征在于，根据权利要求1‑6任一项所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法获得。8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的电极材料包含权利要求7所述的多孔碳负载纳米硅材料。9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，将所述多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，60℃～120℃真空干燥8～24小时，制得电池用极片；以锂片为对电极，电解液为溶解有六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶剂，并添加电解液总质量5％的氟代碳酸乙烯酯，其中六氟磷酸锂为1mol/L、碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比1:1，装配成扣式的锂离子电池。10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的首次库伦效率≥80％，100次循环后保持≥1000mAh/g。2CN115818647A说明书1/9页一种多孔碳负载纳米硅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的技术领域，具体涉及一种多孔碳负载纳米硅材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]锂离子电池作为新一代的绿色二次电池，具