中空硅碳基复合材料及其制备方法、非水电解质二次电池用负极储能材料技术

本发明专利技术涉及中空硅碳基复合材料及其制备方法、非水电解质二次电池用负极储能材料、负极及非水电解质二次电池。本发明专利技术的中空硅碳基复合材料包含空心内核、硅基层及碳基层，所述空心内核位于所述硅基层的内部，所述硅基层含有单质硅，所述碳基层含有单质碳，所述硅基层被所述碳基层包覆。通过采用本发明专利技术的具有空心结构的硅碳基复合负极材料，能有效避免充放电过程中硅体积变化导致的电极结构破坏，电池容量衰减的问题，并且能够提高电极的导电性及电化学反应性能。化学反应性能。化学反应性能。

【技术实现步骤摘要】
中空硅碳基复合材料及其制备方法、非水电解质二次电池用负极储能材料


[0001]本专利技术涉及作为锂离子电池的负极材料的硅碳基复合材料。

技术介绍

[0002]随着经济的高速发展，以锂离子电池为主要表现形式的电化学储能，以其环境友好、循环寿命长、自放电小、能量密度高及相对高电压等特点受到极大关注，已在各类便携式电子产品中得到广泛应用。
[0003]现有的锂离子电池中，大多以石墨作为负极材料，但是受到石墨的储锂机制及低容量的影响，目前商用锂离子电池难以满足诸如电动汽车等对高能量密度的使用需求。
[0004]硅是已知理论容量最高的负极材料(4200mAh/g)，远高于商用石墨负极材料(372mAh/g)，同时具有更丰富的地壳储量与合适的工作电压，被认为是最有潜力的高容量负极材料之一。然而，硅作为半导体，对锂离子和电子的传导能力较差，且硅与锂合金反应导致充放电过程中颗粒体积膨胀高达300％，极易导致电极结构破坏，电池容量衰减剧烈。以上问题严重限制了硅负极材料的规模化应用。
[0005]将硅颗粒与导电碳材料复合已被证明可有效改善其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空硅碳基复合材料，其特征在于，其包含空心内核、硅基层及碳基层，所述空心内核位于所述硅基层的内部，所述硅基层含有单质硅，所述碳基层含有单质碳，所述硅基层被所述碳基层包覆。2.根据权利要求1所述的中空硅碳基复合材料，其中，所述碳基层中还含有单质锂。3.根据权利要求2所述的中空硅碳基复合材料，其中，所述碳基层中单质锂的含量为1％～8％。4.根据权利要求1～3的任一项所述的中空硅碳基复合材料，其中，所述碳基层呈海绵状，所述碳基层的孔隙率小于50％。5.根据权利要求1～4的任一项所述的中空硅碳基复合材料，其中，所述空心内核的尺寸为20～200nm，所述硅基层的厚度为5～50nm，所述碳基层的厚度为10～50nm。6.一种权利要求1～5的任一项所述的中空硅碳基复合材料的制备方法，其特征在于，其包含下述步骤：包覆步骤：在中空二氧化硅微球表面包覆碳源材料，制备表面包覆有碳源材料的中空二氧化硅微球的步骤；碳化步骤：在惰性气体保护下，将所述表面包覆有碳源材料的中空二氧化硅微球加热到500～700℃，使碳源材料碳化，形成所述中空二氧化硅微球的表面形成有碳基层的碳包覆中空二氧化硅微球。还原步骤：在惰性气体保护下，将所述碳包覆中空二氧化硅微球加热至1450℃～1600℃，使得所述碳包覆中空二氧化硅微球中的二氧化硅的至少一部分被表面包...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁相质，赵永亮，陈弢，
申请(专利权)人：宁波特粒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：