CN105680023A - 一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池 - Google Patents

一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池，所述制备方法包括：将碳原材料按照质量比与第一化合物混合，进行热处理；所述第一化合物为：能与碳反应的化合物；对所述热处理得到的材料进行除杂处理，得到多孔碳；按照质量比在所述多孔碳的内外表面均匀附着硅材料；对所述附着后的材料进行碳包覆处理，得到所述高倍率硅基复合材料；其中，在所述高倍率硅基复合材料中，所述多孔碳所占质量百分比为10％-90％，比表面积为10m2/g-500m2/g；所述硅材料所占质量百分比为1％-60％；所述碳包覆层所占质量百分比为20％-80％。

Description

一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池。
背景技术
当代社会能源危机与环境问题日益凸显，新型洁净能源以及能量的储存已成为人们研究的热点。在此背景下，锂离子电池因其高能量密度，高功率密度，长寿命以及环境友好等特点，已基本占领了便携式消费类电子产品的市场，并在电动汽车、大规模储能设备、分散式移动电源等领域具有广阔的应用前景。
然而，随着对高能电源需求的增长，对高能密度、快速大功率充放电的锂离子电池需求十分迫切。负极材料是锂离子电池中的重要组成部分，目前市场上石墨负极的占比例在98％以上，然而，石墨的理论比容量只有372mAh/g，且其层状结构导致其锂离子扩散为二维通道，且脱嵌锂速度不对称，嵌锂速度较慢，在全电池中反映为充电速度较慢。软碳，硬碳等无定形碳虽然倍率性能优异，但容量较低，且首周效率很低。
硅材料由其高容量，低嵌锂电位，低成本等优势被普遍认为是下一代锂离子电池负极材料。然而，其较大的体积膨胀严重影响其循环性能，为应对该问题，人们采取硅碳复合路线，用碳材料一方面缓解其应变，一方面包覆其表面抑制其与电解液的副反应。这其中多孔结构因其能够更好的缓和应变且缩短锂离子扩散路径长度而受到人们青睐,如CN102509781A,CN103840140A。然而上述专利中的制备方法较为繁琐，制得材料比表面积过大，容易导致负极材料首效过低。
发明内容
本发明实施例提供了一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池。该制备方法简单易行，安全性高，易于大规模生产，该方法制备出来的复合材料与碳材料混合后作为锂离子电池负极，具有循环性能良好，倍率性能优异的优点。
第一方面，本发明实施例提供了一种高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
将碳原材料按照质量比与第一化合物混合，进行热处理；所述第一化合物为：能与碳反应的化合物；
对所述热处理得到的材料进行除杂处理，得到多孔碳；
按照质量比在所述多孔碳的内外表面均匀附着硅材料；
对所述附着后的材料进行碳包覆处理，得到所述高倍率硅基复合材料；
其中，在所述高倍率硅基复合材料中，所述多孔碳所占质量百分比为10％-90％，比表面积为10m2/g-500m2/g；所述硅材料所占质量百分比为1％-60％；所述碳包覆层所占质量百分比为20％-80％；所述高倍率硅基复合材料的比表面积为2m2/g-20m2/g，平均粒径为2μm-40μm，形状为球形、椭球形、鹅卵石形以及无规则的多边形中的一种或多种。
优选的，所述碳原材料的粒径为2μm-40μm，具体包括：石墨材料和/或非石墨材料；
所述非石墨材料包括：软碳、硬碳、多孔碳或中间相碳微球中的一种或几种的组合；
所述石墨材料包括：石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种或几种的组合；
所述第一化合物的粒径为20nm-2000nm，具体包括：二价铁化合物、三价铁化合物、二价铜化合物、四价镍化合物或者四价硅化合物中的一种或几种的组合。
优选的，均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒；
所述附着的方式具体为：将所述多孔碳与所述单质硅颗粒混合，使所述硅颗粒均匀分散在所述多孔碳的内外表面。
进一步优选的，所述碳包覆层由糖类、沥青类物质、聚合物类前躯体一种或几种碳化而成；
所述糖类物质包括葡萄糖；所述沥青类物质包括石油沥青和/或中间相沥青；所述聚合物类物质包括酚醛树脂和/或聚丙烯腈；
所述碳包覆处理具体为：将所述附着后的材料与所述糖类物质、所述沥青类物质、所述聚合物类前躯体中的一种或多种进行固相或液相混合，在700℃-1100℃下进行热处理。
优选的，均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒和/或厚度为2nm-200nm的硅薄层；
所述附着的方式具体为物理气相淀积，包括：将所述多孔碳作为沉积基底，将金属硅加热至1300℃-1800℃，在0.1Pa-100Pa的压强下蒸发，在所述多孔碳的内外表面连续或者非连续的沉积。
进一步优选的，所述碳包覆层由有机分子类物质碳化而成；所述有机分子物质包括甲苯、甲烷或乙炔中的一种或多种；
所述碳包覆处理具体为：在所述附着后的材料中通入甲苯、甲烷或乙炔，在700℃-1100℃下碳化。
优选的，所述热处理的温度为600℃-1100℃。
优选的，所述碳原材料为所述石墨材料且所述第一化合物为金属化合物时，所述除杂处理为酸洗；
所述碳原材料为所述石墨材料且所述第一化合物为非金属化合物时，或者，所述碳原材料为所述非石墨材料时，所述除杂处理为1500℃-3200℃热处理。
第二方面，本发明实施例提供了一种锂离子电池的负极材料，包括上述第一方面所述的高倍率硅基复合材料与碳材料；
其中，所述高倍率硅基复合材料的质量百分比大于2％；质量比容量为400mAh/g-1500mAh/g；
所述碳材料包括软碳、硬碳、中间相碳微球、石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种或几种的组合。
第三方面，本发明实施例提供了一种锂电池，包括上述第一方面所述的高倍率硅基复合材料与碳材料，或者包括上述第二方面所述的负极材料。
本发明实施例提供的高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池。该制备方法采用常见普通的碳原材料与能跟碳反应的化合物混合后热处理，由于反应过程会消耗碳，因此在通过酸洗或者高温热处理除去反应产物后会在原始材料中留下孔洞，而孔洞的分布以及比表面积的大小可以很容易的通过控制化合物的用量以及粒径大小控制，该过程相比常用的模板法更加简单可控。
在制得的多孔碳均匀分散硅颗粒，或者在其表面进行物理气相沉积，均可以达到均匀附着硅颗粒的目的，从而更好的利用纳米硅的尺寸效应，缓解其应变，而且利用物理气相沉积可以避开硅烷热解反应中的硅烷和氢气等高危险性气体，过程安全，可控性高。
在材料表面包覆无定形碳一方面可以保护硅表面，将其固定在多孔碳表面，更好的利用多孔碳的结构特点缓解其体积应变(尤其是在1500℃-3200℃处理的多孔碳对其力学性质更为有利)，抑制电解液表面副反应，提高材料的循环性能；另一方面，无定形碳良好的倍率性能以及多孔碳本身较短的扩散路径结合起来能赋予材料优秀的倍率性能。
本发明实施例提供的高倍率硅基复合材料的制备方法简单易行，安全性高，易于大规模生产，该方法制备出来的复合材料与碳材料混合后作为锂离子电池负极，具有循环性能良好，倍率性能优异的优点。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。
图1为本发明实施例提供的高倍率硅基复合材料制备方法流程图；
图2为本发明实施例提供的高倍率硅基复合材料的结构示意图；
图3为本发明实施例2中制得的高倍率硅基复合材料的电镜图；
图4为本发明实施例2中制得的高倍率硅基复合材料的容量保持图；
图5为本发明实施例2中制得的高倍率硅基复合材料的倍率充放电图；
图6为本发明对比例1制得的硅基复合材料的倍率充放电图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明，但并不意于限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明实施例1提供了一种高倍率硅基复合材料的制备方法。如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
步骤110，将碳原材料按照质量比与能与碳反应的化合物混合，在600℃-1100℃进行热处理；
具体的，碳原材料的粒径为2μm-40μm，具体包括：石墨材料和/或非石墨材料；其中非石墨材料包括：软碳、硬碳、多孔碳或中间相碳微球中的一种或几种的组合；所述石墨材料包括：石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种或几种的组合；
上述所述的能与碳反应的化合物的粒径为20nm-2000nm，具体包括：二价铁化合物、三价铁化合物、二价铜化合物、四价镍化合物等金属化合物中的一种或几种的组合，以及四价硅化合物等非金属化合物。
步骤120，对热处理得到的材料进行除杂处理，得到多孔碳；
具体的，如果碳原材料选用上述所述的石墨材料，并所用的能与碳反应的化合物为金属化合物，则除杂处理可以具体采用酸洗的方式；
如果碳原材料选用上述所述的非石墨材料，或者，碳原材料选用上述所述的石墨材料且所用的能与碳反应的化合物为非金属化合物，则除杂处理可以为1500℃-3200℃下进行的热处理。
此外，如果与金属化合物混合的碳原材料是石墨材料与非石墨材料的混合，在这样的情况下，除杂处理优选为1500℃-3200℃下高温热处理。
步骤130，按照质量比在,多孔碳的内外表面均匀附着硅材料；
具体的，硅材料为可以是均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒或者厚度为2nm-200nm的硅薄层。
附着硅材料的方式可以有两种：
一种是将多孔碳与单质硅颗粒混合，使硅颗粒均匀分散在多孔碳的内外表面。在这种方式下，硅材料是均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒。
二是采用物理气相淀积的方式，将多孔碳作为沉积基底，将金属硅加热至1300℃-1800℃，在0.1Pa-100Pa的压强下蒸发，在多孔碳的内外表面连续或者非连续的沉积，形成均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒以及厚度为2nm-200nm的硅薄层。
步骤140，对附着后的材料进行碳包覆处理，得到高倍率硅基复合材料。
具体的，碳包覆处理的方式与附着硅材料的方式具有关联性。
当采用多孔碳与单质硅颗粒混合进行硅材料附着的方式，碳包覆处理可以具体为：将附着后的材料与糖类物质、沥青类物质、聚合物类前躯体中的一种或多种进行固相或液相混合，在700℃-1100℃下进行热处理，得到的碳包覆层是由糖类、沥青类物质、聚合物类前躯体一种或几种碳化而成。其中，糖类物质包括葡萄糖等；沥青类物质包括石油沥青、中间相沥青等；聚合物类物质包括酚醛树脂、聚丙烯腈等。
当采用物理气相淀积进行硅材料附着的方式，碳包覆处理可以具体为：在附着后的材料中通入甲苯、甲烷或乙炔等，在700℃-1100℃下碳化。得到的碳包覆层由有机分子类物质碳化而成；有机分子物质包括甲苯、甲烷或乙炔等中的一种或多种。
所得高倍率硅基复合材料的结构示意图如图2所示。在所得高倍率硅基复合材料中，多孔碳所占质量百分比为10％-90％，比表面积为10m2/g-500m2/g；硅材料所占质量百分比为1％-60％；碳包覆层所占质量百分比为20％-80％；高倍率硅基复合材料的比表面积为2m2/g-20m2/g，平均粒径为2μm-40μm，形状为球形、椭球形、鹅卵石形以及无规则的多边形中的一种或多种。
下面，通过一些具体的实施例，对本发明实施例提供的高倍率硅基复合材料的制备方法，以及将其应用于负极材料和锂离子电池的性能进行进一步具体说明。
实施例2
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为20微米的冶金焦与平均粒径为1微米的氧化铁按照质量比9:1均匀混合后加热至900℃，保温2小时；
(2)将得到材料在3000℃下进行热处理,得到多孔碳；
(3)将中位粒径为20微米的金属硅粉在10Pa下加热至1500℃，按照质量比1:9沉积于多孔碳上；
(4)将得到的材料按照质量比8:2与石油沥青混合后在850℃下进行热处理2小时，得到高倍率硅基复合材料。
将制得的高倍率硅基复合材料与石墨A按照质量比1:2均匀混合后作为锂离子电池负极材料，将得到负极材料与质量比为2％的炭黑，2％的纤维素酸钠，3％的丁苯橡胶在水溶剂中均匀混合成电池浆料，涂敷在铜箔上，烘干后裁成8*8mm的方片，在110℃下真空干燥12小时后在手套箱中对锂片组装半电池，评价其电化学性能。
电化学测试模式为第一周0.1C放电至0.005V，0.05C放电至0.005V，0.02C放电至0.005V。静置5s以0.1C充电至1V截止，后续循环为0.5C放电至0.005V，0.2C放电至0.005V，0.05C放电至0.005V，0.02C放电至0.005V，静置5s后以0.5C充电至1V截止。
测试倍率的程序为前三周0.2C放电至0.005V，0.05C放电至0.005V，0.02C放电至0.005V，静置5s后以0.5C充电至1V截止。之后保持放电倍率不变，依次改变充电倍率为0.5C,1C,2C,3C,5C,10C。之后保持充电倍率为0.2C不变，依次改变放电倍率为0.5C,1C,2C放电至0.005V。上述每种倍率均循环五周，取五周的平均值评价其倍率性能。
上述放电为嵌锂过程，对应于全电池中的充电，充电为脱锂过程，对应于全电池的放电。
本实施例所制的高倍率硅基复合材料的双束电镜(FIB-SEM)图片如图3所示。在图4、图5中，分别示出了本实施例中制得硅基复合材料的容量保持图和倍率充放电图。各项具体参数详见下述表1。
需要说明的是，本实施例中所述的石墨A，以及后续实施例中的石墨B、石墨E等，仅用以说明它们可以是不同种类的石墨。
实施例3
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为20微米的酚醛树脂热解碳与平均粒径为500nm的氧化铜按照质量比9:1均匀混合后加热至800℃，保温2小时；
(2)将得到材料在10％的稀硝酸中搅拌8小时后，用纯净水反复淋洗得到多孔碳；
(3)将中位粒径为20微米的金属硅粉在10Pa下加热至1500℃，按照质量比2:8沉积于多孔碳上；
(4)将得到的材料按照质量比8:2与聚乙烯醇混合后在850℃下进行热处理2小时，得到高倍率硅基复合材料。
将得到的高倍率硅基复合材料与软碳材料按照质量比1:3混合后作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
实施例4
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为10微米的聚丙烯腈热解碳与平均粒径为2微米的氧化镁按照质量比8:2均匀混合后加热至800℃，保温2小时；
(2)将得到材料在3000℃下进行热处理,得到多孔碳；
(3)将中位粒径为20微米的金属硅粉在10Pa下加热至1500℃，按照质量比2:8沉积于多孔碳上；沉积完毕后向腔体内通入甲苯，并将腔体温度升至900℃，保温2小时后得到高倍率硅基复合材料。
将得到的高倍率硅基复合材料与石墨B按照质量比1:2混合后作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
实施例5
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为10微米的球形石墨与硫酸铜按照质量比9:1在水中分散均匀后，在110℃下喷雾干燥；
(2)将得到材料在800℃下进行热处理2小时；
(3)将得到材料在10％的稀硝酸中搅拌8小时后，用纯净水反复淋洗得到多孔碳；
(4)将中位粒径为20微米的金属硅粉在10Pa下加热至1600℃，按照质量比1:9沉积于多孔碳上；
(5)将得到材料与煤沥青按照质量比9:1均匀混合后在1100℃下进行热处理2h后得到高倍率硅基复合材料。
将得到的高倍率硅基复合材料与石墨B按照质量比1:2混合后作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
实施例6
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为20微米的石墨与平均粒径为500nm的氧化硅按照质量比9:1均匀混合后加热至1000℃，保温2小时；
(2)将得到材料在3000℃下进行热处理，得到多孔碳；
(3)将中位粒径为30nm的硅粉，酚醛树脂，多孔碳按照质量比1:1:8在酒精中分散均匀后将酒精滤出，烘干。
(4)将得到的材料在1100℃下热处理4小时，得到高倍率硅基复合材料。
将得到的高倍率硅基复合材料与石墨化中间相碳微球按照质量比1:1混合后作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
实施例7
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为20微米的石墨与平均粒径为1微米的氧化硅按照质量比9:1均匀混合后加热至1000℃，保温2小时；
(2)将得到材料在3000℃下进行热处理，得到多孔碳；
(3)将中位粒径为100nm的硅粉与多孔碳按照质量比1:9在酒精中分散均匀后将酒精滤出，烘干。
(4)将得到的材料加热至900℃，通入乙炔，保温2小时后得到高倍率硅基复合材料。
将得到的高倍率硅基复合材料与中间相碳微球按照质量比1:1混合后作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
实施例8
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为5微米的人造石墨与平均粒径为1微米的氧化硅按照质量比9:1均匀混合后加热至1000℃，保温2小时；
(2)将得到材料在3000℃下进行热处理，得到多孔碳；
(3)将中位粒径为100nm的硅粉与多孔碳按照质量比0.5:9.5在线速度为3m/s的高速混合机中分散均匀；
(4)将得到的材料加热至900℃，通入甲烷，保温2小时后得到高倍率硅基复合材料。
将得到的高倍率硅基复合材料作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
实施例8
本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将平均粒径为20微米的人造石墨与平均粒径为1微米的氧化铜按照质量比9:1均匀混合后加热至1000℃，保温2小时；
(2)将得到材料在10％的稀硝酸中搅拌8小时后，用纯净水反复淋洗得到多孔碳；
(3)将中位粒径为5微米的金属硅粉在10Pa下加热至1500℃，按照质量比0.5：9.5沉积于多孔碳上；
(4)将得到的材料加热至900℃，通入甲苯，保温2小时后得到高倍率硅基复合材料。
将得到硅基复合材料作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
对比例1
本对比例提供了一种现有技术下的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
(1)将中位粒径为100nm的硅粉，酚醛树脂，石墨按照质量比1:1:8在酒精中分散均匀后将酒精滤出，烘干。
(2)将得到的材料在1100℃下热处理4小时，得到硅基复合材料。
将得到硅基复合材料与石墨E按照质量比1:1混合后作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。
将实施例2-9以及对比例1中制得的硅基复合材料进行电化学性能对比，结果列于表1中。
表1
从表1中的数据可以看出，对比例1中材料的10C倍率容量保持仅为11％，可以认定倍率性能较差，不能满足高功率锂离子电池的需求；而如实施例2-实施例9所示的采用本发明的高倍率硅基复合材料的负极材料10C倍率容量保持都大于65％以上，最高可达72％，远高于对比例1中的参数值。可以得出结论，采用本发明高倍率硅基复合材料，倍率性能优异，循环性能良好。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高倍率硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将碳原材料按照质量比与第一化合物混合，进行热处理；所述第一化合物为：能与碳反应的化合物；
对所述热处理得到的材料进行除杂处理，得到多孔碳；
按照质量比在所述多孔碳的内外表面均匀附着硅材料；
对所述附着后的材料进行碳包覆处理，得到所述高倍率硅基复合材料；
其中，在所述高倍率硅基复合材料中，所述多孔碳所占质量百分比为10％-90％，比表面积为10m2/g-500m2/g；所述硅材料所占质量百分比为1％-60％；所述碳包覆层所占质量百分比为20％-80％；所述高倍率硅基复合材料的比表面积为2m2/g-20m2/g，平均粒径为2μm-40μm，形状为球形、椭球形、鹅卵石形以及无规则的多边形中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳原材料的粒径为2μm-40μm，具体包括：石墨材料和/或非石墨材料；
所述非石墨材料包括：软碳、硬碳、多孔碳或中间相碳微球中的一种或几种的组合；
所述石墨材料包括：石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种或几种的组合；
所述第一化合物的粒径为20nm-2000nm，具体包括：二价铁化合物、三价铁化合物、二价铜化合物、四价镍化合物或者四价硅化合物中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅材料为：均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒；
所述附着的方式具体为：将所述多孔碳与所述单质硅颗粒混合，使所述硅颗粒均匀分散在所述多孔碳的内外表面。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳包覆层由糖类、沥青类物质、聚合物类前躯体一种或几种碳化而成；
所述糖类物质包括葡萄糖；所述沥青类物质包括石油沥青和/或中间相沥青；所述聚合物类物质包括酚醛树脂和/或聚丙烯腈；
所述碳包覆处理具体为：将所述附着后的材料与所述糖类物质、所述沥青类物质、所述聚合物类前躯体中的一种或多种进行固相或液相混合，在700℃-1100℃下进行热处理。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅材料为：均匀分散的2nm-200nm的单质硅颗粒和/或厚度为2nm-200nm的硅薄层；
所述附着的方式具体为物理气相淀积，包括：将所述多孔碳作为沉积基底，将金属硅加热至1300℃-1800℃，在0.1Pa-100Pa的压强下蒸发，在所述多孔碳的内外表面连续或者非连续的沉积。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳包覆层由有机分子类物质碳化而成；所述有机分子物质包括甲苯、甲烷或乙炔中的一种或多种；
所述碳包覆处理具体为：在所述附着后的材料中通入甲苯、甲烷或乙炔，在700℃-1100℃下碳化。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为600℃-1100℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳原材料为所述石墨材料且所述第一化合物为金属化合物时，所述除杂处理为酸洗；
所述碳原材料为所述石墨材料且所述第一化合物为非金属化合物时，或者，所述碳原材料为所述非石墨材料时，所述除杂处理为1500℃-3200℃热处理。
9.一种锂离子电池的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括：权利要求1-8任一所述的高倍率硅基复合材料与碳材料；
其中，所述高倍率硅基复合材料的质量百分比大于2％；质量比容量为400mAh/g-1500mAh/g；
所述碳材料包括软碳、硬碳、中间相碳微球、石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种或几种的组合。
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括上述权利要求1-8任一所述的高倍率硅基复合材料，或者，包括上述权利要求9所述的负极材料。
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