CN102969503A - 复合硅酸盐与碳的复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合硅酸盐与碳的复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池，该方法中制得的复合硅酸盐的通式为Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄，式中0≤x≤1，包括以下步骤：（1）将锂的化合物、铁的化合物、锰的化合物、硅的化合物、碳源混合；（2）在惰性气氛下灼烧得到Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料。该制备方法工艺简单，成本较低。该方法不仅能在复合硅酸盐的表面包覆碳，而且可以在复合硅酸盐的空隙内部包覆碳。碳在复合硅酸盐的表面和空隙中形成导电网络，增加了复合硅酸盐与碳的复合材料的导电性，又可防止复合硅酸盐与碳的复合材料被电解液溶解与腐蚀，缓解了Mn³⁺的姜泰勒效应引起的体积变化。

Description

复合硅酸盐与碳的复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合硅酸盐与碳的复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池。

背景技术

随着科学技术的进步，电子产品（移动电话、数码产品、笔记本电脑等）、电动汽车、医疗设备和航天航空等领域对储能设备的要求日益提高，目前已经开发出了聚阴离子型正极材料，主要有磷酸盐正极材料（LiMPO₄）与硅酸盐正极材料（Li₂MSiO₄）（其中，M=Mn、Fe、Co等）。与磷酸盐正极材料相比，硅酸盐正极材料理论上可以允许脱嵌两个锂，因而具有更高的理论比容量。且硅元素在地球上元素中含量第一、对环境和人类都没有危害，具有原料价格更低廉、与环境的亲和性更好等优势。另外，硅酸盐正极材料其具有开放性稳定的三维框架结构，在充放电嵌脱锂时，材料的结构重排较小，循环过程中可以保持良好的稳定性。因此，硅酸盐正极材料有望成为新一代的锂离子电池正极材料。

硅酸盐正极材料的合成方法主要有：固相法，溶胶凝胶法，水热合成法等。溶胶-凝胶法合成的硅酸盐正极材料一般颗粒细小，粒径分布均匀，结晶性能好，初始容量较高，但合成原料一般采用有机试剂，成本较高，难以实际应用。固相法合成硅酸盐正极材料，操作工艺简单，但合成的硅酸盐正极材料颗粒大，均匀性较差等，这些因素都会影响到硅酸盐正极材料的电化学性能。另外，硅酸盐正极材料电导率较低，倍率性能差，因而需要进行改性，目前一般通过固相法进行碳包覆或者掺杂等方法来改善其导电性。固相法对硅酸盐正极材料的碳包覆多采用的制备工艺需要先高温灼烧制备出硅酸盐正极材料，再将硅酸盐正极材料与碳源高温灼烧进行碳包覆，这样经过两步高温烧结的过程，且仅能在硅酸盐正极材料的表面包覆碳，而在硅酸盐正极材料的空隙内部没有碳，工艺较复杂，成本高。因此目前迫切需要开发一种工艺简单、材料性能优良，且适合大规模工业化生产的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种复合硅酸盐与碳的复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池，该制备方法可在复合硅酸盐的内部和空隙中均包覆碳，增强了复合硅酸盐与碳的复合材料的导电性、对电解液的抗腐蚀性、缓解了姜泰勒效应引起的体积变化效应。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其中，复合硅酸盐的通式为Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄，式中0≤x≤1，包括以下步骤：

（1）将锂的化合物、铁的化合物、锰的化合物、硅的化合物、碳源混合;

（2）在惰性气氛下灼烧得到Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料。

优选的是，所述锂的化合物、所述铁的化合物、所述锰的化合物、所述硅的化合物的量按照取锂的摩尔数、铁的摩尔数、锰的摩尔数、硅的摩尔数的比值为Li∶Fe∶Mn∶Si=（2.04~2.12）∶x∶(1-x)∶1来称取。

优选的是，所述复合硅酸盐的通式为Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄，式中0≤x≤0.7。

优选的是，所述碳源为蔗糖、聚丙烯腈、聚乙烯醇、酚醛树脂、聚氯乙烯、沥青中的一种或几种。

优选的是，所述碳源按照所述Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料中碳含量为0.5wt%~10wt%来称取。

优选的是，所述锂的化合物为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、氧化锂中的一种或几种；

和/或所述铁的化合物为醋酸铁、草酸亚铁、氯化亚铁、柠檬酸铁中的一种或几种；

和/或所述锰的化合物为醋酸锰、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰中的一种或几种；

和/或所述硅的化合物为二氧化硅、正硅酸乙酯、硅酸、硅胶、液态硅烷中的一种或几种。

优选的是，所述步骤（2）中在惰性气氛下灼烧的具体方法为：将步骤（1）中所述混合物加热到300~500℃，保温1~10h；再加热到600~700℃，保温1~24h。

更优选的是，所述步骤（2）在惰性气氛下灼烧的具体方法为：以0.1~10℃/min的升温速度加热到300~500℃，保温1~10h；以0.1~10℃/min的升温速度加热到600~700℃，保温1~24h。

本发明还提供一种复合硅酸盐与碳的复合材料，其是由上述的方法制备的。

本发明还提供一种锂离子电池，其正极含有上述的复合硅酸盐与碳的复合材料。

本发明的有益效果：该制备方法操作工艺简单，成本较低。该制备方法不仅能在Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄的表面包覆碳，而且可以在Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄的空隙内部包覆碳。Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料中的碳不仅在Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄的表面分布均匀，而且在材料空隙的内部分别均匀，碳在Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄的表面和空隙中形成导电网络，大大增加了Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料的导电性，又可防止Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料被电解液溶解与腐蚀，也缓解了Mn³⁺的Jahn-Teller效应（姜泰勒效应）引起的体积变化效应，从而实现了对Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄的有效改性。而且，大大简化了原有制备工艺的过程，所制备的Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料容量保持率高、循环性稳定性较好。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料制成的锂离子电池的首次充放电比容量测试图；

图2为本发明实施例1所制备的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料制成的锂离子电池的充放电循环性能测试图；

图3为本发明实施例1所制备的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料制成的锂离子电池的倍率性能测试图；

图4为本发明对比例1所制备的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料制成的锂离子电池的充放电比容量测试图；

图5为本发明对比例1所制备的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料制成的锂离子电池的充放电循环性能测试图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供一种Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照物质的量比例Li：Fe：Mn：Si=2.12：0.2：0.8：1（其中，Li过量6%，Li略微过量是为了补偿锂的化合物在高温下少量挥发）分别称取氢氧化锂、草酸亚铁、碳酸锰及硅酸，加入行星式球磨机中，以400r/min的转速球磨4h，混合均匀。再将聚丙烯腈加入上述行星式球磨机中，以400r/min的转速球磨4h，混合均匀，其中，加入的聚丙烯腈按照所述Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料中碳含量为4wt%来称取，聚丙烯腈的碳化率可直接根据其自身单独碳化求出，然后再根据所求出的碳化率来推出制备Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料中碳含量为4wt%需要的聚丙烯腈的量。再从球磨机中取出混合物干燥，得到前驱体。

（2）将前驱体在惰性气氛下灼烧，以10℃/min的升温速度加热到400℃，保温2h；以2℃/min的升温速度加热到700℃，保温2h；然后降至室温，即得到Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料。其中，碳占Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料总质量的4%。此步灼烧采用两段式烧结，可以较好的控制碳化包覆效果，碳在Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料中形成导电网络，这些碳化的网络像血管一样分布，增强了材料的导电性；该步反应利用了碳源热分解的爆破作用，从而减小了目标产物的粒径，进而减少了Li⁺离子扩散路径，同时加快了电子在材料中的传导速率。

将Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）按照质量比8：1：1混合，用NMP（1-甲基-2-吡咯烷酮）将此混合物调制成浆料，均匀涂覆于铝箔上，80~120℃下真空干燥1h，制得实验电池用极片。以锂片为对电极，电解液为1.2mol/L的LiPF₆的EC（乙基碳酸酯）+DMC（二甲基碳酸酯）+EMC（乙基甲基碳酸酯）（体积比30∶35∶35）溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成CR2025型扣式电池。

如图1所示，对该扣式电池进行首次充放电比容量测试：充放电电压范围为1.5~4.5V，在充放电电流均为0.1C的条件下，其中，1C=200mA/g。首次充电比容量为228.96mAh/g，首次放电比容量213.14mAh/g，首次库仑效率为93.1%。

如图2所示，对该扣式电池进行充放电循环性能测试：充放电电压范围为1.5~4.5V，在充放电电流均为0.1C的条件下，首次放电比容量213.14mAh/g，循环40次后放电比容量为195.687mAh/g，容量保持率为91.8%，循环稳定性较好。

如图3所示，对该扣式电池进行倍率性能测试：充放电电压范围为1.5~4.5V，充电电流为0.1C，放电电流分别为0.1C、0.2C、0.5C，每个倍率循环5次。其中，1C=200mA/g。以0.1C电流放电比容量约为210mAh/g，以0.2C电流放电比容量约为198mAh/g，以0.5C电流放电比容量约为172mAh/g。倍率性能测试结果表明，0.5C放电比容量仍在150mAh以上，倍率性能较好。

该制备方法操作工艺简单，成本较低。该制备方法不仅能在Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄的表面包覆碳，而且可以在Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄的空隙内部包覆碳。Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料中的碳不仅在Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄的表面分布均匀，而且在材料空隙的内部分别均匀，碳在Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄的表面和空隙中形成导电网络，大大增加了Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料的导电性，又可防止Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料被电解液溶解与腐蚀，也缓解了Mn³⁺的Jahn-Teller效应引起的体积变化效应，从而实现了对Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄的有效改性。而且，大大简化了原有制备工艺的过程，所制备的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料容量保持率高、循环性稳定性较好。

对比例1

将醋酸锂、醋酸锰、醋酸铁按照摩尔比为2.0∶0.8∶0.2称取，并溶于水中搅拌2小时，得到混合溶液。将柠檬酸与乙二醇摩尔比为2：1的饱和溶液作为络合剂，缓慢加入上述混合溶液中，并持续搅拌，12小时后以1滴/分钟的速度向其中滴加四乙基硅酸酯的乙醇溶液，整个过程在80℃下恒温磁力搅拌，形成溶胶凝胶，在100℃下真空干燥，得到前驱体。在惰性气氛下，将该前驱体在700℃下灼烧12个小时，制得Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄。将Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与聚丙烯腈按照质量比为65:8混合，以5℃/分钟的升温速度升温到280℃，并灼烧5小时。再以2℃/分钟的升温速度升温到700℃，并灼烧8小时。最终得到Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料，碳占Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料总质量的19.8%。

按照实施例1中制备扣式电池的方法，使用本对比例制得的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料制成扣式电池，并对该电池进行充放电比容量测试：充放电电压范围为2.0~4.8V，充放电电流为C/20（16.65mA/g）,如图4所示，首次充电比容量233mAh/g，首次放电比容量224mAh/g，库仑效率为96.1%;循环20次后，放电比容量为171mAh/g，容量保持率为76.3%；如图5所示，循环50次后，容量保持率为63.8%。该电池的循环不稳定，容量衰减较快。而实施例1制备得到的Li₂Fe_0.2Mn_0.8SiO₄与碳的复合材料制备的扣式电池的首次放电比容量213.14mAh/g，循环40次后放电比容量为195.687mAh/g，容量保持率为91.8%，循环稳定性较好。

实施例2

本实施例提供一种Li₂Fe_0.7Mn_0.3SiO₄与碳的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照物质的量比例Li：Fe：Mn：Si=2.06：0.7：0.3：1（其中，Li过量3%，Li略微过量是为了补偿锂的化合物在高温下少量挥发）分别称取硝酸锂、氯化亚铁、硝酸锰及二氧化硅，加入行星式球磨机中，以200r/min的转速球磨8h，混合均匀。再将聚氯乙烯加入上述行星式球磨机中，以200r/min的转速球磨8h，混合均匀，其中，加入的所述聚氯乙烯按照所述Li₂Fe_0.7Mn_0.3SiO₄与碳的复合材料中碳含量为10wt%来称取，聚氯乙烯的碳化率可直接根据其自身单独碳化求出，然后再根据所求出的碳化率来推出制备所述Li₂Fe_0.7Mn_0.3SiO₄与碳的复合材料中碳含量为10wt%需要的聚氯乙烯的量。再从球磨机中取出混合物干燥，得到前驱体。

（2）将前驱体在惰性气氛下灼烧，以4℃/min的升温速度加热到450℃，保温4h；以0.1℃/min的升温速度加热到600℃，保温24h；然后降至室温，即得到Li₂Fe_0.7Mn_0.3SiO₄与碳的复合材料。其中，碳占Li₂Fe_0.7Mn_0.3SiO₄与碳的复合材料总质量的10%。

按照实施例1中制备扣式电池的方法，使用本实施例制得的Li₂Fe_0.7Mn_0.3SiO₄材料制成扣式电池，并对该电池进行充放电循环性能测试：充放电电流为0.1C，首次放电比容量为176.856mAh/g，循环40次放电比容量为161.47mAh/g，容量保持率为91.3%，循环稳定性较好。

实施例3

本实施例提供一种Li₂MnSiO₄与碳的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照物质的量比例Li：Mn：Si=2.07：1：1（其中，Li过量3.5%，Li略微过量是为了补偿锂的化合物在高温下少量挥发）分别称取碳酸锂、柠檬酸铁、醋酸锰及硅胶，加入行星式球磨机中，以300r/min的转速球磨1h，混合均匀。再将蔗糖加入上述行星式球磨机中，以300r/min的转速球磨1h，混合均匀，其中，加入的所述蔗糖按照所述Li₂MnSiO₄与碳的复合材料中碳含量为3wt%来称取，蔗糖的碳化率可直接根据其自身单独碳化求出，然后再根据所求出的碳化率来推出制备所述Li₂MnSiO₄与碳的复合材料中碳含量为3wt%需要的蔗糖的量。再从球磨机中取出混合物干燥，得到前驱体。

（2）将前驱体在惰性气氛下灼烧，以6℃/min的升温速度加热到300℃，保温1h；以4℃/min的升温速度加热到650℃，保温1h；然后降至室温，即得到Li₂MnSiO₄与碳的复合材料。其中，碳占Li₂MnSiO₄与碳的复合材料总质量的3%。

按照实施例1中制备扣式电池的方法，使用本实施例制得的Li₂MnSiO₄材料制成扣式电池，并对该电池进行充放电循环性能测试：充放电电流为0.1C，首次放电比容量为233.12mAh/g，循环40次放电比容量为197.22mAh/g，容量保持率为84.6%，循环稳定性较好。

实施例4

本实施例提供一种Li₂Fe_0.5Mn_0.5SiO₄与碳的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照物质的量比例Li：Fe：Mn：Si=2.1：0.5：0.5：1（其中，Li过量5%，Li略微过量是为了补偿锂的化合物在高温下少量挥发）分别称取氧化锂、醋酸铁、氯化锰和硝酸锰的混合物及液态硅烷，加入行星式球磨机中，以600r/min的转速球磨9h，混合均匀。再将酚醛树脂加入上述行星式球磨机中，以600r/min的转速球磨9h，混合均匀，其中，加入的所述酚醛树脂按照所述Li₂Fe_0.5Mn_0.5SiO₄与碳的复合材料中碳含量为0.5%来称取，酚醛树脂的碳化率可直接根据其自身单独碳化求出，然后再根据所求出的碳化率来推出制备所述Li₂Fe_0.5Mn_0.5SiO₄与碳的复合材料中碳含量为0.5wt%需要的酚醛树脂的量。再从球磨机中取出混合物干燥，得到前驱体。

（2）将前驱体在惰性气氛下灼烧，以0.1℃/min的升温速度加热到350℃，保温6h；以10℃/min的升温速度加热到625℃，保温12h；然后降至室温，即得到Li₂Fe_0.5Mn_0.5SiO₄与碳的复合材料。其中，碳占Li₂Fe_0.5Mn_0.5SiO₄与碳的复合材料总质量的0.5%。

按照实施例1中制备扣式电池的方法，使用本实施例制得的Li₂Fe_0.5Mn_0.5SiO₄材料制成扣式电池，并对该电池进行充放电循环性能测试：充放电电流为0.1C，首次放电比容量为219.56mAh/g，循环40次放电比容量为198.043mAh/g，容量保持率为90.2%，循环稳定性较好。

实施例5

本实施例提供一种Li₂FeSiO₄与碳的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照物质的量比例Li：Fe：Mn：Si=2.08：1：1（其中，Li过量4%，Li略微过量是为了补偿锂的化合物在高温下少量挥发）分别称取醋酸锂、氯化亚铁与草酸亚铁的混合物、氯化锰及正硅酸乙酯，加入行星式球磨机中，以500r/min的转速球磨12h，混合均匀。再将聚丙烯腈与聚乙烯醇的混合物加入上述行星式球磨机中，以500r/min的转速球磨12h，混合均匀，其中，加入的所述聚丙烯腈与聚乙烯醇的混合物按照所述Li₂FeSiO₄与碳的复合材料中碳含量为1%来称取，聚丙烯腈与聚乙烯醇的混合物的碳化率可直接根据其自身单独碳化求出，然后再根据所求出的碳化率来推出制备所述Li₂FeSiO₄与碳的复合材料中碳含量为1wt%需要的聚丙烯腈与聚乙烯醇的混合物的量。再从球磨机中取出混合物干燥，得到前驱体。

（2）将前驱体在惰性气氛下灼烧，以8℃/min的升温速度加热到500℃，保温10h；以8℃/min的升温速度加热到675℃，保温14h；然后降至室温，即得到Li₂FeSiO₄与碳的复合材料。其中，碳占Li₂FeSiO₄与碳的复合材料总质量的1%。

按照实施例1中制备扣式电池的方法，使用本实施例制得的Li₂FeSiO₄材料制成扣式电池，并对该电池进行充放电循环性能测试：充放电电流为0.1C，首次放电比容量为158.65mAh/g，循环40次放电比容量为138.243mAh/g，容量保持率为87.1%，循环稳定性较好。

实施例6

本实施例提供一种Li₂Fe_0.4Mn_0.6SiO₄与碳的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照物质的量比例Li：Fe：Mn：Si=2.04：0.4：0.6：1（其中，Li过量2%，Li略微过量是为了补偿锂的化合物在高温下少量挥发）分别称取氧化锂和氢氧化锂的混合物、醋酸铁、碳酸锰及二氧化硅和硅胶的混合物，加入行星式球磨机中，以350r/min的转速球磨6h，混合均匀。再将沥青加入上述行星式球磨机中，以350r/min的转速球磨6h，混合均匀，其中，加入的所述沥青按照所述Li₂Fe_0.4Mn_0.6SiO₄与碳的复合材料中碳含量为6%来称取，沥青的碳化率可直接根据其自身单独碳化求出，然后再根据所求出的碳化率来推出制备所述Li₂Fe_0.4Mn_0.6SiO₄与碳的复合材料中碳含量为6wt%需要的沥青的量。再从球磨机中取出混合物干燥，得到前驱体。

（2）将前驱体在惰性气氛下灼烧，以2℃/min的升温速度加热到420℃，保温8h；以6℃/min的升温速度加热到600℃，保温16h；然后降至室温，即得到Li₂Fe_0.4Mn_0.6SiO₄与碳的复合材料。其中，碳占Li₂Fe_0.4Mn_0.6SiO₄与碳的复合材料总质量的6%。

实施例7

本实施例提供一种复合硅酸盐与碳的复合材料，其是上述的方法制备的。

实施例8

本实施例提供一种锂离子电池，其正极含有上述的复合硅酸盐与碳的复合材料。

当然，本实施的锂离子电池中还应包括负极材料、集流体等其它公知的材料、元件等。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其中，复合硅酸盐的通式为Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄，式中0≤x≤1，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将锂的化合物、铁的化合物、锰的化合物、硅的化合物、碳源混合;

（2）在惰性气氛下灼烧得到Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料。

2.根据权利要求1所述的复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其特征在于，所述锂的化合物、所述铁的化合物、所述锰的化合物、所述硅的化合物的量按照取锂的摩尔数、铁的摩尔数、锰的摩尔数、硅的摩尔数的比值为Li∶Fe∶Mn∶Si=（2.04~2.12）∶x∶(1-x)∶1来称取。

3.根据权利要求1或2所述的复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合硅酸盐的通式为Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄，式中0≤x≤0.7。

4.根据权利要求1所述的复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为蔗糖、聚丙烯腈、聚乙烯醇、酚醛树脂、聚氯乙烯、沥青中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源按照所述Li₂Fe_xMn_(1-x)SiO₄与碳的复合材料中碳含量为0.5wt%~10wt%来称取。

6.根据权利要求1所述的复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其特征在于，

所述锂的化合物为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、氧化锂中的一种或几种；

和/或所述铁的化合物为醋酸铁、草酸亚铁、氯化亚铁、柠檬酸铁中的一种或几种；

和/或所述锰的化合物为醋酸锰、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰中的一种或几种；

和/或所述硅的化合物为二氧化硅、正硅酸乙酯、硅酸、硅胶、液态硅烷中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的复合硅酸盐与碳的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中在惰性气氛下灼烧的具体方法为：将步骤（1）中所述混合物加热到300~500℃，保温1~10h；再加热到600~700℃，保温1~24h。

8.一种复合硅酸盐与碳的复合材料，其特征在于，其是由权利要求1~7中任意一项所述的方法制备的。

9.一种锂离子电池，其特征在于，其正极含有权利要求8所述的复合硅酸盐与碳的复合材料。

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