【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅-碳纳米材料、其制备方法及其用途相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月15日提交的美国临时申请No.62/631,039的优先权，将其公开通过引用结合于此。
本公开总体上涉及硅-碳纳米材料。更特别地，本公开涉及用于电子技术的硅-碳纳米材料。
技术介绍
在过去的20年中，已经进行了大量研究以开发和改进具有高能量密度的可充电储能技术，从而支持诸如军事和民用通信设备、电动汽车、便携式电子设备以及电网规模和微电网规模储能的应用。在可能的储能技术中，锂离子电池(LIB)占据了主导地位，因为它们实现了相对较高的重量和体积能量密度、提高的安全性和更低的制造成本。进一步增加LIB的能量密度需要采用高容量电极材料。由于硅的高理论容量(4200mAh/g)、高丰度(按质量计，地壳的28％)以及成熟的生产技术，环境友好元素硅作为潜在的负极材料已被广泛研究。与硅相比，传统的石墨负极具有显著更低的理论容量(～375mAh/g)。然而，在LIB中掺入硅并不容易。硅在循环时会发生巨大的体积变化(多达400％)，并伴随着机械...
【技术保护点】
1.一种用于制备硅-碳纳米复合材料的方法，包括：/n提供氧化硅厚度为5至500nm的氧化硅包覆的硅纳米颗粒；/n形成氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇；/n形成碳材料厚度为0.3至20nm的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的碳材料包覆的簇；和/n从所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒的碳材料包覆的簇去除全部或基本上全部的所述氧化硅，使得形成所述硅-碳纳米复合材料。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180215 US 62/631,0391.一种用于制备硅-碳纳米复合材料的方法，包括：
提供氧化硅厚度为5至500nm的氧化硅包覆的硅纳米颗粒；
形成氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇；
形成碳材料厚度为0.3至20nm的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的碳材料包覆的簇；和
从所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒的碳材料包覆的簇去除全部或基本上全部的所述氧化硅，使得形成所述硅-碳纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括分离所述硅-碳纳米复合材料。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括洗涤所述硅-碳纳米复合材料。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括干燥所述硅-碳纳米复合材料。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括锂化所述硅-碳纳米复合材料，其中所述锂化在制造电极之前或之后进行。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述形成氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇期间，将所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒进行烧结。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括烧结所述碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒，其中所述烧结过程任选地在包含氢气的气氛中进行。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅-碳纳米复合材料的硅纳米颗粒是结晶的、多晶的、无定形的或其组合和/或所述硅-碳纳米复合材料的硅纳米颗粒的最长尺寸为5至150nm。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅纳米颗粒是球形、准球形、不规则形状或其组合。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成包括使用模具组和液压机向所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒施加压力以形成压实的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇，并且研磨所述压实的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇以形成氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在形成所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇之前，将导电碳材料加入到所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒中。
12.根据权利要求9所述的方法，其中在向所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒施加压力之后并且在研磨所述压实的氧化硅包覆的硅纳米颗粒之前，将所述压实的氧化硅包覆的硅纳米颗粒进行烧结。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成氧化硅包覆的硅纳米颗粒的碳材料包覆的簇使用化学气相沉积进行。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括一个或多个另外的碳包覆步骤。
15.一种用于制备硅-碳纳米复合材料的方法，包括：
提供氧化硅包覆的硅纳米颗粒；
形成碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒，其中碳材料厚度为0.3至20nm；和
形成碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇；以及
从所述碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇去除全部或基本上全部的所述氧化硅，使得形成所述硅-碳纳米复合材料。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括分离所述硅-碳纳米复合材料。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括洗涤所述硅-碳纳米复合材料。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括干燥所述硅-碳纳米复合材料。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括锂化所述硅-碳纳米复合材料。
20.根据权利要求15所述的方法，其中在所述形成碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇期间，将所述碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒进行烧结。
21.根据权利要求15所述的方法，其中在形成所述氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇之前，将导电碳材料加入到所述碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒中。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述硅-碳纳米复合材料的硅纳米颗粒是结晶的、多晶的、无定形的或其组合和/或所述硅-碳纳米复合材料的硅纳米颗粒的最长尺寸为5至150nm。
23.根据权利要求15所述的方法，其中所述硅纳米颗粒是球形、准球形、不规则形状或其组合。
24.根据权利要求15所述的方法，其中所述形成包括使用模具组和液压机向所述碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒施加压力以形成压实的碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇，并且研磨所述压实的碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇以形成氧化硅包覆的硅纳米颗粒的簇。
25.根据权利要求24所述的方法，在向所述碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒施加压力之后并且在研磨所述压实的碳材料包覆的氧化硅包覆的硅纳米颗粒之前，将所述碳材...
【专利技术属性】
技术研发人员：帕勒姆·罗哈尼，马克·斯威哈特，
申请(专利权)人：纽约州立大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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