一种多孔硅-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110518213A(43)申请公布日2019.11.29(21)申请号201910817457.4(22)申请日2019.08.30(71)申请人深圳市德方纳米科技股份有限公司地址518000广东省深圳市南山区创盛路1号康和盛大楼223-224(72)发明人黄少真羊启发任望保余永龙朱成奔陈彩凤陈君(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人郝传鑫熊永强(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种多孔硅-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种多孔硅-碳纳米管复合材料的制备方法，包括：向金属盐溶液中加入硅粉，在搅拌状态下，添加碱液，得到混合液，pH为12.0-14.0；将所述混合液转移至水热反应釜中，于120-200℃下，恒温反应4-30小时，反应结束后，反应液经过滤、洗涤和真空干燥后，收集得到前驱体；将所述前驱体置于管式炉中，于惰性环境下，通入碳源，高温煅烧后，得到多孔硅-碳纳米管复合材料粗品；然后进行酸处理，然后水洗至中性，经真空干燥后，收集得到多孔硅－碳纳米管复合材料。该制备方法工艺简单，制得的多孔硅-碳纳米管复合材料导电性良好，体积效应低，循环稳定性能突出。本发明还提供了多孔硅-碳纳米管复合材料及其应用。CN110518213ACN110518213A权利要求书1/1页1.一种多孔硅-碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向金属盐溶液中加入硅粉，在搅拌状态下，添加碱液，得到混合液，所述混合液的pH为12.0-14.0，其中，所述金属盐包括铁盐、镍盐和钴盐中的一种或多种；(2)将所述混合液转移至水热反应釜中，于120-200℃下，恒温反应4-30小时，反应结束后，反应液经过滤、洗涤和真空干燥后，收集得到前驱体；所述前驱体包括多孔硅基体和沉积在所述多孔硅基体表面和孔洞内的金属氧化物；(3)将所述前驱体置于管式炉中，于惰性环境下，通入碳源，升温至650-800℃高温煅烧0.5-3小时后，得到多孔硅-碳纳米管复合材料粗品；(4)对所述多孔硅-碳纳米管复合材料粗品进行酸处理，然后水洗至中性，经真空干燥后，收集得到多孔硅－碳纳米管复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅粉包括单质硅和氧化亚硅中的至少一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、柠檬酸铁、硫酸亚铁、氯化亚铁和硝酸亚铁中的一种或多种；所述镍盐包括硝酸镍、硫酸镍、氯化镍和乙酸镍中的一种或多种；所述钴盐包括硫酸钴、硝酸钴、氯化钴和乙酸钴中的一种或多种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐中的金属与所述硅粉的质量比为(0.05-1):1。5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硅粉的粒径为0.1μm-2μm。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将所述前驱体置于管式炉中之后，于惰性环境下之前还包括：在空气气氛下，升温至500-700℃煅烧1-5h。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述酸处理过程包括将所述多孔硅-碳纳米管复合材料粗品均匀分散至酸性溶液中，然后经搅拌和过滤处理；其中，所述酸性溶液包括硝酸、盐酸和王水中的一种或多种。8.一种由权利要求1-7任意一项的所述制备方法制得的多孔硅-碳纳米管复合材料，其特征在于，所述多孔硅-碳纳米管复合材料包括多孔硅基体，生长在所述多孔硅基体表面和孔洞内壁上的碳纳米管，所述多孔硅基体表面上未生长有所述碳纳米管的区域还覆盖有一碳沉积层。9.如权利要求8所述的多孔硅-碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的管径为8nm-12nm。10.一种如1-7任意一项的所述制备方法制得的多孔硅-碳纳米管复合材料在电池领域中的应用。2CN110518213A说明书1/7页一种多孔硅-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种多孔硅-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]锂离子电池因其具有比能量大、自放电小、工作电压高、无记忆效应和绿色环保等优异性能成为当下新能源领域的研究热点。目前，应用于商业生产的锂离子电池负极材料主要为具有较低而且平稳的工作电位和良好循环性能的碳素材料。但是碳材料的比容量偏低，而锂离子电池负极材料的储锂容量又是制约其应用范围的关键因素。[0003]硅具有较大的理论比容量(4200mAh/g)，比石墨类负极材料的比