一种表面改性的硅碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种表面改性的硅碳复合材料及其制备方法和应用，制备方法：先将商业含氧化硅的原料高温处理，酸洗清洗杂质，得到氧化硅。然后将氧化硅进行镁热还原反应得到纳米硅，并同步进行碳包覆得到硅碳纳米材料，再通过球磨将纳米硅碳和氟化物复合，得到硅基复合材料。与现有技术相比，本发明专利技术方法工艺简单、能耗低、利于工业化生产。制备的表面氟化物修饰的硅碳复合材料具有高的容量、高的首次库伦效率和优异的循环性能。

A Surface Modified Silicon Carbon Composite Material and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a surface-modified silicon-carbon composite material and its preparation method and application. The preparation method comprises high temperature treatment of commercial silicon oxide-containing raw materials, pickling and cleaning impurities, and obtaining silicon oxide. Then nano-silicon was obtained by magnesium thermal reduction reaction of silicon oxide, and carbon-coated silicon-carbon nano-materials were obtained simultaneously. Then nano-silicon-carbon and fluoride were compounded by ball milling to obtain silicon matrix composites. Compared with the prior art, the method has the advantages of simple process, low energy consumption and industrial production. The fluoride-modified silicon-carbon composites have high capacity, high first coulomb efficiency and excellent cycling performance.

【技术实现步骤摘要】
一种表面改性的硅碳复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及储能电池的
，具体涉及一种表面改性的硅碳复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池现在被广泛用作移动电子设备，如智能手机、笔记本电脑等，并且在电网储能、电动汽车领域具有巨大的市场。但是，随着锂离子电池在电动汽车上大规模使用，传统的石墨基负极不能满足动力电池日益增长高能量密度的要求。相对于石墨基负极，硅基负极的理论容量达到4200mAh/g，具有重要的应用前景。但在形成锂硅合金的过程中，体积膨胀高达300％，严重影响了材料的循环寿命。目前，提高硅负极循环寿命的措施主要有：与碳材料复合、将硅颗粒尺寸降至纳米级、形成多孔结构。目前纳米硅主要依赖硅粉碎得到，成本高，工艺复杂，不利于规模化生产。虽然纳米化、复合化可以提高硅基负极的循环性能，但实现纳米硅基材料的简单、规模化制备仍面临很大挑战。另外，不同于石墨负极，硅基负极很难形成稳定的SEI膜，电解液中残留的HF对硅也有腐蚀作用，需要对硅进行一定的表面保护，形成人工SEI膜，另外，硅的导电性能较低，需要引入导电剂。现有技术采用在电解液中使用添加剂来形成SEI膜，过多的添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面改性的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将含氧化硅的原料高温热处理，然后酸洗，得到纯氧化硅；2)将步骤1)中所得纯氧化硅与镁粉和金属氯化物经球磨混合均匀；3)将步骤2)所得混合物置于磁舟中，将聚合物置于另一磁舟中，将两磁舟并排置于气氛保护炉中，通入惰性气体，加热反应，得产物；4)将步骤3)所得产物酸洗，然后干燥，得到纳米硅碳复合材料；5)将步骤4)所得纳米硅碳复合材料与氟化物混合，进行球磨，得到表面改性的硅碳复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种表面改性的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将含氧化硅的原料高温热处理，然后酸洗，得到纯氧化硅；2)将步骤1)中所得纯氧化硅与镁粉和金属氯化物经球磨混合均匀；3)将步骤2)所得混合物置于磁舟中，将聚合物置于另一磁舟中，将两磁舟并排置于气氛保护炉中，通入惰性气体，加热反应，得产物；4)将步骤3)所得产物酸洗，然后干燥，得到纳米硅碳复合材料；5)将步骤4)所得纳米硅碳复合材料与氟化物混合，进行球磨，得到表面改性的硅碳复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述含氧化硅为硅藻土、高岭土、石英砂或透辉石；所述高温热处理是指空气氛下在温度为600～1000℃条件下处理1～5小时。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述镁粉和纯氧化硅摩尔比为2～2.1:1，金属氯化物与纯氧化硅的重量比为5～10:1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述加热反应是指温度为500～90...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧军，郑东，牛丽媛，金源，谢健，郭永斌，
申请(专利权)人：浙江众泰汽车制造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33