一种硅碳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CN110444743A(43)申请公布日2019.11.12(21)申请号201910596501.3(22)申请日2019.07.03(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)发明人羊启发孔令涌朱成奔任望保(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)H01M4/48(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种硅碳复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化亚硅原料分散至含分散剂、金属催化剂和溶剂的混合溶液中，置于砂磨机中进行纳米化处理，然后经烘干、破碎处理后，得到氧化亚硅纳米颗粒；(2)将所述氧化亚硅纳米颗粒与沥青按质量比20:(1-4)混合，于惰性气体环境下，在反应釜中经加热搅拌后，形成前驱体；(3)将所述前驱体置于管式炉中，于惰性气体环境下，经高温烧结后，得到硅碳复合材料粗品；(4)对所述硅碳复合材料粗品进行酸处理，然后水洗至中性，经烘干后收集得到硅碳复合材料。该制备方法工艺精简，可以用于工业化生产；所述硅碳复合材料导电性良好，具有良好的循环稳定性能。本发明还提供了硅碳复合材料极其应用。CN110444743ACN110444743A权利要求书1/1页1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化亚硅原料分散至含分散剂、金属催化剂和溶剂的混合溶液中，置于砂磨机中进行纳米化处理，然后经烘干、破碎处理后，得到氧化亚硅纳米颗粒；(2)将所述氧化亚硅纳米颗粒与沥青按质量比20:(1-4)混合，于惰性气体环境下，在反应釜中经加热搅拌后，形成前驱体；所述加热搅拌过程的温度曲线为：将温度升至250℃-350℃，保温1-3h，然后升温至550℃-650℃，保温2-6h；(3)将所述前驱体置于管式炉中，于惰性气体环境下，经高温烧结后，得到硅碳复合材料粗品；(4)对所述硅碳复合材料粗品进行酸处理，然后水洗至中性，经烘干后收集得到硅碳复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂为硝酸镍、硝酸钴、硝酸铁、碳酸镍、硫酸镍和硫酸钴中的至少一种。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂的金属元素质量占所述沥青质量的1.5％-5％。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化亚硅纳米颗粒的粒径为280-320nm；所述氧化亚硅纳米颗粒的表面碳含量为0.2％-0.5％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、吐温-80、十二烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种；所述溶剂包括去离子水、乙醇、乙二醇、异丙醇、异丁醇、N-甲基吡咯烷酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。6.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硅碳复合材料粗品分散至酸性溶液中，然后进行搅拌和过滤处理；其中，所述酸性溶液包括硝酸、硫酸、盐酸、磷酸和乙酸中的一种或多种。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅碳复合材料的粒径为14-18μm；所述硅碳复合材料的振实密度0.8-1.0g/cm3。8.如权利要求7所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料的碳含量为5％-6％。9.一种由权利要求1-8任意一项的所述制备方法制得的硅碳复合材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的硅碳复合材料。2CN110444743A说明书1/8页一种硅碳复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种硅碳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容量(372mAh/g)高一个数量级，同时具有较低的嵌锂电位(<0.4VvsLi/Li+)。然而，硅在与锂的合金化反应过程中，硅材料会产生剧烈的体积膨胀(体积变化率达到270％～300％)，容易导致活性