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CN115621448A(43)申请公布日2023.01.17(21)申请号202211346005.0H01M4/134(2010.01)(22)申请日2022.10.31H01M10/0525(2010.01)(71)申请人河南佰利新能源材料有限公司地址454150河南省焦作市中站区冯封街道经四路与雪莲路交叉口北200米申请人河南中炭新材料科技有限公司(72)发明人闫明许建飞豆君张毅杨银花贾亚鹏郭飞飞于明明(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师王宏(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/587(2010.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称硅碳复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种硅碳复合材料及其制备方法和应用。本发明的硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米硅复合材料与液态碳源的混合物进行搅拌处理，得到第一混合体系；将所述第一混合体系进行喷雾干燥及碳化处理，得到复合碳化物；将所述复合碳化物与刻蚀剂进行混合，再进行固液分离，收集固形物并进行干燥处理；所述纳米硅复合材料包括球形纳米单晶硅以及位于所述球形纳米单晶硅的表面上呈不连续包覆的纳米Ag颗粒。本发明的上述方法得到的硅碳复合材料，碳壳与硅之间留有合适的多孔空间可以缓解充放电过程中硅的体积变化，且与包覆碳层结合紧密，提升导电性，增加硅碳的复合材料导电性和循环稳定性。CN115621448ACN115621448A权利要求书1/1页1.硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纳米硅复合材料与液态碳源的混合物进行搅拌处理，得到第一混合体系；将所述第一混合体系进行喷雾干燥及碳化处理，得到复合碳化物；将所述复合碳化物与刻蚀剂进行混合，再进行固液分离，收集固形物并进行干燥处理；所述纳米硅复合材料包括球形纳米单晶硅以及位于所述球形纳米单晶硅的表面上呈不连续包覆的纳米Ag颗粒。2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：(1)所述纳米Ag颗粒与所述球形纳米单晶硅的摩尔比为3：(200～1000)；(2)所述纳米Ag颗粒在所述球形纳米单晶硅的表面的包覆率为10％～50％；(3)所述纳米硅复合材料的制备方法，具体包括：将所述球形纳米单晶硅与AgNO3溶液混合，再进行冷冻干燥及热处理；所述热处理的温度为440～460℃，所述热处理的保温时间为20～35min；(4)所述球形纳米单晶硅的粒径为50～200nm。3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述液态碳源包括聚氨酯、聚乙烯和聚丙烯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述第一混合体系中，碳源与所述球形纳米单晶硅的质量比为(20～80):100；(2)所述搅拌处理的时间为1～10h。5.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：(1)所述喷雾干燥的进口温度为180～260℃，出口温度为75～120℃；(2)所述喷雾干燥的雾化盘的转速为12000～25000rpm；(3)所述碳化处理的温度为600～1000℃，所述碳化处理的保温时间为0.5～4h；(4)所述碳化处理的升温速率为4～6℃/min。6.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述刻蚀剂包括HF和H2O2的混合水溶液；所述HF的浓度为1％～9.2％，H2O2的浓度为3％～30％；(2)所述复合碳化物与所述刻蚀剂的用量比为1：(10～1000)。7.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述混合的时间为1～20min；(2)所述干燥处理采用冷冻干燥。8.如权利要求1至7中任一项所述的硅碳复合材料的制备方法制备得到的硅碳复合材料。9.负极片，其特征在于，包括权利要求8所述的硅碳复合材料。10.电池，其特征在于，包括权利要求9所述的负极片。2CN115621448A说明书1/7页硅碳复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种硅碳复合材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]石墨碳类负极材料具有良好的导电性、丰富的资源、无污染等优点，已成功实现产业化应用。然而，石墨的理论比容量较低(372mAh/g)，已无法满足动力能源的日益需求，并且它的充放电平台较低(0.01～0.2Vvs.Li/L