CN116314735A - 硅碳复合材料的制备方法、硅碳复合材料和锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅碳复合材料的制备方法、硅碳复合材料和锂离子电池，包括制备纳米硅沉积多孔碳复合材料，其中，制备纳米硅沉积多孔碳复合材料的操作步骤至少包括：S11)、将多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂混合后在温度为50‑100℃的条件下反应至少1小时，经过滤、干燥后得到改性多孔碳；S12)、将改性多孔碳转移至反应腔体中，加热至不低于280℃后，向反应腔体的入口通入硅烷气体，通过其出口排除氢气，且保持反应腔体内压强至目标压强范围，沉积至少30分钟；S13)、得到纳米硅沉积多孔碳复合材料；采用本发明提供硅碳复合材料应用的锂离子电池具有膨胀低、循环性能好等优异表现。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体涉及一种硅碳复合材料的制备方法和硅碳复合材料，该发明还涉及了该硅碳复合材料应用的锂离子电池。
背景技术
采用砂磨法制备出的硅碳材料以其能量密度高，材料来源广泛等优点而应用于高比能量密度锂离子电池等领域，但是其满电膨胀大、循环性能差等缺陷而只能应用于数码、电动工具等领域。造成材料膨胀的原因主要是由于硅晶粒较大膨胀较大、外层碳包覆的束缚力较差，进而对硅的膨胀束缚较小造成其膨胀较大、循环较差。
在当前技术中，降低硅的膨胀循环可以从硅晶粒尺寸及其包覆方面来进行改善，具体来说，硅烷裂解法制备出的纳米硅具有晶粒小、膨胀低等优点，其主要是通过在惰性气氛下，对其硅烷进行裂解沉积在多孔碳中得到硅碳材料，然而该技术方案仍然存在沉积效率低、一致性差及其在纳米硅不能完全沉积在多孔碳中，造成硅晶粒的团聚，及其硅沉积在多孔碳的表面造成硅的外露进而造成硅与空气及其电解液反应降低存储性能等问题。
为此，基于本申请人在本领域的专注研究经验，希望寻求新的技术方案来解决以上技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅碳复合材料的制备方法、硅碳复合材料和锂离子电池，应用的锂离子电池具有膨胀低、循环性能好等优异表现。
本发明采用的技术方案如下：
一种硅碳复合材料的制备方法，包括制备纳米硅沉积多孔碳复合材料，其中，制备所述纳米硅沉积多孔碳复合材料的操作步骤至少包括：
S11)、将多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂混合后反应至少1小时，经过滤、干燥后得到改性多孔碳；
S12)、将所述改性多孔碳转移至反应腔体中，加热至不低于280℃后，向所述反应腔体的入口通入硅烷气体，通过其出口排除氢气，且保持反应腔体内压强至目标压强范围，沉积至少30分钟；
S13)、得到所述纳米硅沉积多孔碳复合材料。
优选地，在所述步骤S11)中，所述反应在温度为50-100℃的条件下进行；和/或所述多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂的质量比范围为100:1-10:1-10，更优选为100:1-5:1-5。
优选地，在所述步骤S11)中，在混合多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂时，首先将多孔碳添加到有机催化剂的有机溶液中分散均匀后，然后添加有机造孔剂，混合均匀。
优选地，在所述步骤S11)中，所述有机催化剂采用二丁基氧化锡、单丁基氧化锡、草酸亚锡、有机铋异辛酸铋或有机铋新癸酸铋中的一种或任意几种的混合；和/或所述有机造孔剂采用聚苯乙烯、聚乙二醇、聚氯乙烯、聚甲醛、环氧树脂、聚乙醇酸、木质素、纤维素、半纤维素中的一种或任意几种的混合。
优选地，在所述步骤S12)中，在通入硅烷气体之前，预先对所述反应腔体抽真空，然后加热至300-500℃；所述目标压强范围为0.2-0.4Mpa。
优选地，包括如下操作步骤：
S20)、将所述步骤S13)得到的所述纳米硅沉积多孔碳复合材料转移到碳化装置中，加热至80-250℃后向所述纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒醚类碳源，喷洒时间至少1小时，得到无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料，将该无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料作为所述硅碳复合材料。
优选地，在所述步骤S20)中，经抽真空、加热至100-200℃后再向所述纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒醚类碳源；和/或所述醚类碳源的喷洒速率为1-10ml/min，喷洒时间为1-6小时；和/或所述醚类碳源为甲醚、乙醚、丁醚、二苯醚中的一种或任意几种的混合。
优选地，一种硅碳复合材料，采用如上所述硅碳复合材料的制备方法得到。
优选地，所述硅碳复合材料包括内核和外壳，所述内核由多孔碳和金属化合物组成，所述外壳由无定形碳组成；其中，所述外壳占所述硅碳复合材料的重量百分比为1-10wt％。
优选地，一种锂离子电池，包括电池负极极片，所述电池负极极片包括如上所述的硅碳复合材料。
本申请通过有机造孔剂对多孔碳进行造孔，而且造孔剂与多孔碳反应可以增强多孔碳的强度，使其降低纳米硅的膨胀，此外造孔剂在后续碳化后留下的无定形碳同样具有孔洞结构，可进一步增加纳米硅的沉积量；同时在对多孔碳进行造孔的过程中进一步引入有机催化剂，本申请惊讶地发现有机催化剂不仅可以实现催化造孔作用，而且经有机催化剂催化后得到的无定形碳及其金属元素可进一步提升多孔碳的电子导电率，并提升其反应活性，进而得到了具有优异表现的特定纳米硅沉积多孔碳复合材料，解决了现有硅碳复合材料普遍存在的膨胀高、循环差等问题。
本申请还进一步提出采用醚类碳源对特定的纳米硅沉积多孔碳复合材料进行外部碳沉积，利用其醚类自身沸点低、碳化温度低等优点，降低硅的晶粒生长速率进而避免了因硅晶粒的尺寸过大造成较大膨胀等问题。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到硅碳复合材料的SEM图；
图2是本发明具体实施方式下硅碳复合材料的制备步骤框图。
具体实施方式
请参见图2所示，本实施例提供了一种硅碳复合材料的制备方法，包括制备纳米硅沉积多孔碳复合材料，其中，制备纳米硅沉积多孔碳复合材料的操作步骤至少包括：
S11)、将多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂混合后反应至少1小时(优选为在温度为50-100℃的条件下进行反应1-6小时)，经过滤、干燥后得到改性多孔碳；优选地，在本步骤S11)中，多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂的质量比范围为100:1-10:1-10，更优选为100:1-5:1-5；在混合多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂时，首先将多孔碳添加到有机催化剂的有机溶液中分散均匀后，然后添加有机造孔剂，混合均匀；有机催化剂采用二丁基氧化锡、单丁基氧化锡、草酸亚锡、有机铋异辛酸铋或有机铋新癸酸铋中的一种或任意几种的混合；和/或有机造孔剂采用聚苯乙烯、聚乙二醇、聚氯乙烯、聚甲醛、环氧树脂、聚乙醇酸、木质素、纤维素、半纤维素中的一种或任意几种的混合。
S12)、将改性多孔碳转移至反应腔体中，加热至不低于280℃后，向反应腔体的入口通入硅烷气体，通过其出口排除氢气，且保持反应腔体内压强至目标压强范围(优选为0.2-0.4Mpa)，沉积至少30分钟，优选为沉积30-300分钟；优选地，在本步骤S12)中，在通入硅烷气体之前，预先对反应腔体抽真空，优选为抽真空至0.1Torr或0.1Torr以下,然后加热至300-500℃，再向反应腔体的入口通入硅烷气体。
S13)、得到纳米硅沉积多孔碳复合材料。
优选地，本实施例还包括对纳米硅沉积多孔碳复合材料进行无定型碳包覆，具体包括如下操作步骤：
S20)、将步骤S13)得到的上述纳米硅沉积多孔碳复合材料转移到碳化装置中，加热至80-250℃后向纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒醚类碳源，抽真空(优选地，经抽真空、加热至100-200℃后再向纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒醚类碳源，更优选地，抽真空至-0.1Mpa或-0.1Mpa以下)；喷洒时间至少1小时，得到无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料，将该无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料作为硅碳复合材料；优选地，在本步骤S20)中，醚类碳源的喷洒速率为1-10ml/min，喷洒时间为1-6小时；和/或醚类碳源为甲醚、乙醚、丁醚、二苯醚中的一种或任意几种的混合。
优选地，本实施例还提出了一种硅碳复合材料，采用如实施例以上所述硅碳复合材料的制备方法得到；优选地，在本实施方式中，硅碳复合材料包括内核和外壳，内核由多孔碳和金属化合物组成，外壳由无定形碳组成；其中，外壳占硅碳复合材料的重量百分比为1-10wt％，更优选为1-8wt％，进一步优选为1-5wt％。
优选地，本实施例还提出了一种锂离子电池，包括电池负极极片，其中，电池负极极片包括如本实施例以上所述的硅碳复合材料；本领域技术人员在实施时可根据实际需要来进行具体应用，具体应用方法应属于本领域技术人员的常规技术手段，因此本实施例对其应用方式不做特别唯一限制。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在以上记载的实施方案基础上，本申请进一步提出了如下具体实施例：
实施例1：本实施例1按照如下操作步骤制备硅碳复合材料：
步骤S10)、制备纳米硅沉积多孔碳复合材料；本步骤S10)的具体操作步骤采用如下：
S11)、首先将100g多孔碳(市场上直接采购得到的公知多孔碳)添加到300g，1wt％二丁基氧化锡的环己烷有机溶液中分散均匀后，然后添加3g聚苯乙烯，混合均匀；在温度为80℃的条件下反应3小时，经过滤、80℃的温度条件下真空干燥24小时后得到改性多孔碳；
S12)、将改性多孔碳转移至反应腔体中，预先对反应腔体抽真空至0.1Torr，加热至400℃后，向反应腔体的入口通入硅烷SiH4气体，通过其出口排除氢气，且保持反应腔体内压强在0.3Mpa，进行沉积120分钟；
S13)、得到纳米硅沉积多孔碳复合材料。
S20)、将步骤S13)得到的纳米硅沉积多孔碳复合材料转移到管式炉(作为碳化装置)中，对管式炉抽真空至-0.1Mpa，加热至150℃后，向纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒甲醚碳源，其中，喷洒速率为5ml/min，喷洒时间为3小时，得到无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料，将该无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料作为本实施例1的硅碳复合材料。
本实施例1中的硅碳复合材料包括内核和外壳，内核由多孔碳和金属化合物组成，外壳由无定形碳组成；其中，外壳占硅碳复合材料的重量百分比约为2.5wt％。
本申请对本实施例1得到的硅碳复合材料进行了SEM(即为扫描电镜)形貌测试，测试结果如图1所示，我们通过图1可知，硅碳复合材料的颗粒粒径大小为5-15μm。
实施例2：本实施例2按照如下操作步骤制备硅碳复合材料：
步骤S10)、制备纳米硅沉积多孔碳复合材料；本步骤S10)的具体操作步骤采用如下：
S11)、首先将100g多孔碳(市场上直接采购得到的公知多孔碳)添加到100g，1wt％单丁基氧化锡的环己烷有机溶液中分散均匀后，然后添加1g聚乙二醇，混合均匀；在温度为50℃的条件下反应6小时，经过滤、80℃的温度条件下真空干燥24小时后得到改性多孔碳；
S12)、将改性多孔碳转移至反应腔体中，预先对反应腔体抽真空至0.1Torr，加热至300℃后，向反应腔体的入口通入硅烷SiH4气体，通过其出口排除氢气，且保持反应腔体内压强在0.2Mpa，进行沉积30分钟；
S13)、得到纳米硅沉积多孔碳复合材料。
S20)、将步骤S13)得到的纳米硅沉积多孔碳复合材料转移到管式炉(作为碳化装置)中，对管式炉抽真空至-0.1Mpa，加热至100℃后，向纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒乙醚碳源，其中，喷洒速率为1ml/min，喷洒时间为6小时，得到无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料，将该无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料作为本实施例2的硅碳复合材料。
实施例3：本实施例3按照如下操作步骤制备硅碳复合材料：
步骤S10)、制备纳米硅沉积多孔碳复合材料；本步骤S10)的具体操作步骤采用如下：
S11)、首先将100g多孔碳(市场上直接采购得到的公知多孔碳)添加到100g，5wt％草酸亚锡的环己烷有机溶液中分散均匀后，然后添加5g聚氯乙烯，混合均匀；在温度为100℃的条件下反应1小时，经过滤、80℃的温度条件下真空干燥24小时后得到改性多孔碳；
S12)、将改性多孔碳转移至反应腔体中，预先对反应腔体抽真空至0.1Torr，加热至500℃后，向反应腔体的入口通入硅烷SiH4气体，通过其出口排除氢气，且保持反应腔体内压强在0.4Mpa，进行沉积300分钟；
S13)、得到纳米硅沉积多孔碳复合材料。
S20)、将步骤S13)得到的纳米硅沉积多孔碳复合材料转移到管式炉(作为碳化装置)中，对管式炉抽真空至-0.1Mpa，加热至200℃后，向纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒丁醚碳源，其中，喷洒速率为10ml/min，喷洒时间为1小时，得到无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料，将该无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料作为本实施例3的硅碳复合材料。
对比例1：本对比例1的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本对比例1中，取消步骤S20),直接将实施例1中步骤S13)得到的纳米硅沉积多孔碳复合材料作为本对比例1的硅碳复合材料。
对比例2：本对比例2的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本对比例2中，取消步骤S10)，直接实施步骤S20)；其中，在本步骤S20)中，采用实施例1步骤S11)中的多孔碳替代步骤S13)得到的纳米硅沉积多孔碳复合材料。
对比例3：本对比例3的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本对比例3的步骤S11)中，将100g多孔碳添加到300g，1wt％二丁基氧化锡的环己烷有机溶液中分散均匀；在温度为80℃的条件下反应3小时，经过滤、80℃的温度条件下真空干燥24小时后得到改性多孔碳。
对比例4：本对比例4的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本对比例4的步骤S11)中，将100g多孔碳与3g聚苯乙烯以及100g环己烷有机溶剂混合均匀；在温度为80℃的条件下反应3小时，经过滤、80℃的温度条件下真空干燥24小时后得到改性多孔碳。
对比例5：本对比例5的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本对比例5的步骤S20)中，将步骤S13)得到的纳米硅沉积多孔碳复合材料转移到管式炉(作为碳化装置)中，对管式炉抽真空至-0.1Mpa，加热至500℃后，向纳米硅沉积多孔碳复合材料通入甲烷碳源，沉积6小时，得到无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料，将该无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料作为本对比例5的硅碳复合材料。
对比例6：本对比例6的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本对比例6中，取消步骤S10)，直接实施步骤S20)；其中，在本步骤S20)中，采用在先公开专利CN114976026A中实施例1提出的纳米硅沉积多孔碳基底替代步骤S13)得到的纳米硅沉积多孔碳复合材料。
为了对以上实施例和对比例进行效果对比验证，本申请将以上实施例1-3及对比例1-6中得到的硅碳复合材料进行如下理化测试：
1).按照国家标准GB/T 38823-2020《硅炭》中的方法对实施例1-3以及对比例1-6获得的各硅碳复合材料分别进行了粉体电导率、振实密度、比表面积、以及粒度D50测试，同时通过XRD测试了各硅碳复合材料中的硅晶粒尺寸；其测试结果如下表1所示。
2).扣式电池测试：
将实施例1-3和对比例1-6获得的各硅碳复合材料作为活性物质制备极片，具体制备方法为：将9g活性物质、0.5g导电剂SP(导电炭黑)、0.5g粘结剂LA133加入到220mL去离子水中搅拌均匀，得浆料；将浆料涂膜于铜箔集流体上，即得实施例1-3和对比例1-6分别对应的极片。将以实施例1-3和对比例1-6对应的硅碳复合材料作为活性物质制备得到的各极片依次标记为A、B、C、D、E、F、G、H、I。
然后将制得的极片作为电池负极极片，与锂片(作为对电极)、电解液以及隔膜在氧气和水含量均低于0.1ppm的手套箱中组装成扣式电池；其中，扣式电池的隔膜采用Ce legard 2400；电解液为Li PF6溶液，其中Li PF6的浓度为1.2mo l/L，所采用溶剂为重量比为1：1的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DMC)的混合溶液。
分别将极片A、B、C、D、E、F、G、H、I作为电池负极极片制备得到的各扣式电池标记为A-1、B-1、C-1、D-1、E-1、F-1、G-1、H-1、I-1；然后采用蓝电测试仪测试各扣式电池的性能，所采用的测试条件为：采用0.1C的倍率充放电，电压范围为0.005V至2V，循环3周后停止,之后测试其负极极片的满电膨胀、倍率性能(2C/0.1C)以及循环性能(0.1C/0.1C，100周)，其中，满电膨胀，具体测试过程为：对辊压后的各负极极片测试其厚度D1，然后对各扣式电池满充到100％SOC下解剖负极极片，测试其满电厚度D2，然后计算膨胀率，膨胀率＝(D2-D1)/D1*100％；其测试结果如下表1所示。
表1
通过上表1可知，本申请实施例1-3提供的硅碳复合材料与对比例1-6相比，硅碳复合材料的粉体电导率得到明显提升，其原因主要在于采用了特定改性多孔碳，降低了表面的缺陷，使其硅烷裂解得到的纳米硅更容易沉积在其孔隙中，同时改性多孔碳掺杂金属元素后，多孔碳的纳米孔径较少，电子导电率提升，使其纳米硅容易沉积在孔隙中，同时提升了材料的致密度和振实密度；而且由于本申请实施例采用液相有机物(喷洒醚类碳源)低温沉积无定型碳，硅晶粒生长较小。
3).软包电池测试：
将实施例1-3和对比例1-6获得的各硅碳复合材料分别掺杂90％的人造石墨作为负极材料，与正极三元材料(Li N i 1/3Co1/3Mn1/3O2)、电解液以及隔膜组装成5Ah的软包电池；其中，软包电池的隔膜为Ce l egard 2400，电解液为Li PF6溶液,其中Li PF6溶液的溶剂为体积比为1:1的EC和DEC的混合溶液，Li PF6的浓度为1.3mo l/L；将实施例1-3和对比例1-6对应各硅碳复合材料制得的各软包电池分别标记为A-2、B-2、C-2、D-2、E-2、F-2、G-2、H-2、I-2。
对各软包电池进行以下性能测试：
a.对定容后的各软包电池解剖，测试其负极极片厚度D1，然后将各软包电池循环100次(循环条件为：1C/1C@25±3℃@2.5-4.2V)后对各软包电池进行满电充电，然后再次解剖负极极片，测试其厚度D2，然后计算膨胀率，膨胀率为
其测试结果如下表2所示。
表2
通过上表2可知，采用本申请实施例1-3提供硅碳复合材料制作得到的软包锂离子电池的负极极片膨胀率明显低于对比例1-6；其原因主要在于：本申请实施例提供的硅碳复合材料具有硅晶粒小的特性，可明显降低膨胀。
b.对各软包电池进行循环性能测试和倍率测试；其中，循环性能测试的测试条件为：充放电电压范围为2.5～4.2V，温度为25±3.0℃，充放电倍率为1.0C/1.0C；倍率测试的测试条件为：测试各软包电池在2C条件下的恒流比；其测试结果如下表3所示。
表3
通过上表3可知，采用本申请实施例1-3提供硅碳复合材料制作得到的软包电池在循环性能和倍率性能方面的表现都明显优于对比例1-6，其原因主要在于本申请实施例提供的硅碳复合材料具有膨胀低的优点，可显著提升其应用锂离子电池的循环性能，而且由于本申请实施例提供的硅碳复合材料具有高粉体电导率表现，可以进而降低阻抗，进而明显提升了材料的快充性能(恒流比)。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括制备纳米硅沉积多孔碳复合材料，其中，制备所述纳米硅沉积多孔碳复合材料的操作步骤至少包括：
S11)、将多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂混合后反应至少1小时，经过滤、干燥后得到改性多孔碳；
S12)、将所述改性多孔碳转移至反应腔体中，加热至不低于280℃后，向所述反应腔体的入口通入硅烷气体，通过其出口排除氢气，且保持反应腔体内压强至目标压强范围，沉积至少30分钟；
S13)、得到所述纳米硅沉积多孔碳复合材料。
2.根据权利要求1所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S11)中，所述反应在温度为50-100℃的条件下进行；和/或所述多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂的质量比范围为100:1-10:1-10，更优选为100:1-5:1-5。
3.根据权利要求1所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S11)中，在混合多孔碳、有机催化剂和有机造孔剂时，首先将多孔碳添加到有机催化剂的有机溶液中分散均匀后，然后添加有机造孔剂，混合均匀。
4.根据权利要求1所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S11)中，所述有机催化剂采用二丁基氧化锡、单丁基氧化锡、草酸亚锡、有机铋异辛酸铋或有机铋新癸酸铋中的一种或任意几种的混合；和/或所述有机造孔剂采用聚苯乙烯、聚乙二醇、聚氯乙烯、聚甲醛、环氧树脂、聚乙醇酸、木质素、纤维素、半纤维素中的一种或任意几种的混合。
5.根据权利要求1所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S12)中，在通入硅烷气体之前，预先对所述反应腔体抽真空，然后加热至300-500℃；所述目标压强范围为0.2-0.4Mpa。
6.根据权利要求1所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
S20)、将所述步骤S13)得到的所述纳米硅沉积多孔碳复合材料转移到碳化装置中，加热至80-250℃后向所述纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒醚类碳源，喷洒时间至少1小时，得到无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料，将该无定形碳包覆纳米硅多孔碳复合材料作为所述硅碳复合材料。
7.根据权利要求1所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S20)中，经抽真空、加热至100-200℃后再向所述纳米硅沉积多孔碳复合材料喷洒醚类碳源；和/或所述醚类碳源的喷洒速率为1-10ml/min，喷洒时间为1-6小时；和/或所述醚类碳源为甲醚、乙醚、丁醚、二苯醚中的一种或任意几种的混合。
8.一种硅碳复合材料，其特征在于，采用如权利要求1-7之一所述硅碳复合材料的制备方法得到。
9.根据权利要求8所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料包括内核和外壳，所述内核由多孔碳和金属化合物组成，所述外壳由无定形碳组成；其中，所述外壳占所述硅碳复合材料的重量百分比为1-10wt％。
10.一种锂离子电池，包括电池负极极片，其特征在于，所述电池负极极片包括如权利要求8或9所述的硅碳复合材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN117096330A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 硅碳复合材料及其制备方法、二次电池和用电装置 |
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2023
- 2023-03-10 CN CN202310232927.7A patent/CN116314735A/zh active Pending
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