一种多孔硅碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术实施例公开了一种多孔硅碳复合材料，其具有核壳结构，所述内核为包括多孔碳、二氧化铈和石墨烯组分的复合体，所述外壳为掺杂了P、As和Se的氧化物中的至少一种的纳米硅。其内核通过喷雾干燥制备，外壳通过ALD多次交替沉积纳米硅和氧化物形成包覆，最后进行碳化得到。其一是利用原料本身导电率高、比容量高的特性提高材料的充电容量，二是利用形成网络结构的多孔内核，在充放电过程中束缚硅的膨胀，提升循环性能；三是通过ALD包覆纳米硅可形成均匀致密的无机物包覆层，包覆厚度易控制；硅包覆均匀，不易与电解液发生副反应；有助于降低材料的比表面积，提升电池循环寿命和高温性能，并降低电池循环过程中的产气。并降低电池循环过程中的产气。并降低电池循环过程中的产气。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔硅碳复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种多孔硅碳复合材料。

技术介绍

[0002]硅碳负极材料具有比容量高、材料来源广泛及安全性能高等优点，因此广泛应用于高端数码、动力电池等领域，但是由于硅碳自身导电率差、膨胀大等缺点，造成其锂离子电池的倍率性能及其循环性能偏差。
[0003]提高硅碳材料倍率及其循环性能的措施之一是材料的包覆掺杂改性。其中物理掺杂是一项传统的掺杂技术，主要是在硅碳的表面或内部掺杂导电率高的石墨烯、铜、镍材料，以提高复合材料的导电性及降低其膨胀，但是由于掺杂类材料与硅碳之间是通过物理吸附结合在一起，容易造成其循环膨胀过程中，材料之间的结合力差。而ALD气相沉积，即在石墨表面沉积硅或硅表面沉积无定形碳，其具有沉积厚度薄、一致性好、导电率高等特性，且过程可控，可以根据材料的要求沉积不同材料、不同厚度，做到材料的定制化开发，目前市场虽然有通过在石墨表面通过ALD技术沉积金属或无机材料，比如专利CN108807855A公开了一种负极材料的包覆方法及其电池，其主要在硬碳或石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔硅碳复合材料，其特征在于，其具有核壳结构，所述内核为包括多孔碳、二氧化铈和石墨烯组分的复合体，所述外壳为掺杂了选自P的氧化物、As的氧化物和Se的氧化物中的至少一种化合物的纳米硅，以多孔硅碳复合材料的总重量计，外壳所占的质量百分比为1～20％，以外壳的总重量计，氧化物所占的质量百分比为1～5％，内核中二氧化铈、多孔碳和石墨烯的质量比为1～5:30～50:0.5～2。2.根据权利要求1所述的多孔硅碳复合材料，其特征在于，所述多孔硅碳复合材料的D50为2～10μm，内核的直径与外壳的厚度比为100:5～20。3.根据权利要求1所述的多孔硅碳复合材料，其特征在于，所述P的氧化物、As的氧化物和Se的氧化物分别为P2O5、As2O3和SeO2。4.一种多孔硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：内核的制备：将多孔碳、二氧化铈和石墨烯置于有机溶剂中混合均匀，喷雾干燥得到内核；纳米硅外壳的制备：采用化学气相沉积法在内核表面沉积纳米硅，再将选自P的氧化物、As的氧化物和Se的氧化物中的至少一种化合物采用化学气相沉积法继续在材料表面沉积氧化物，重复上述纳米硅和氧化物的沉积完成1～100次循环，得到复合材料；碳化：将上述复合材料碳化。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹军，
申请(专利权)人：四川九源芯材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：