一种硅碳复合材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种硅碳复合材料及其制备方法和应用，所述硅碳复合材料包括纳米硅和类石墨烯碳纳米片；类石墨烯碳纳米片对纳米硅形成包覆；类石墨烯碳纳米片与纳米硅之间存在硅氧层。本申请硅碳复合材料为类石墨烯包覆纳米硅的二维分级纳米结构，将其作为负极材料，使得电极具有高导电性、优异的循环稳定性和大电流下的良好的倍率性能。同时本申请还公开了该硅碳复合材料的制备方法，中间相沥青在盐模板的辅助下裂解生成的高比表面积、高电导率的类石墨烯碳纳米片，实现了一锅法商业纳米硅颗粒表面包覆类石墨烯碳层，克服了沥青包覆纳米硅的分散效果差、表面包覆不均匀、易团聚、容量衰减快等问题。减快等问题。减快等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种硅碳复合材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种硅碳复合材料及其制备方法和应用，属于电化学和新能源领域。

技术介绍

[0002]锂离子电池以其高电压、高比能量、长循环寿命和环境友好等优势已在笔记本电脑、摄像机、移动电话等设备中得到普遍应用。随着世界范围内化石能源的紧缺和日益严重的环境污染问题，包括我国在内的世界各国，都在大力推广应用以锂离子电池为动力来源的新能源汽车。相比于传统的石墨负极，硅基材料因为它具有极高的理论比容量(～4200m Ah g-1
vs～370m Ah g-1
(传统石墨负极))、相对较低的嵌锂电位(<0.5V vs Li
+
/Li)和较高的地壳储量，被认为是最具商业价值的下一代锂离子电池负极材料。
[0003]然而，硅基材料同时存在许多的内在缺陷包括：低Li扩散速率和电子电导率；硅的合金化反应过程产生巨大体积膨胀(300％)，导致硅的粉碎，电化学接触不良，以及固体电解质中间相(solid electrolyte interphases(SEI))的反复破本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料包括纳米硅和类石墨烯碳纳米片；所述类石墨烯碳纳米片对所述纳米硅形成包覆；所述类石墨烯碳纳米片与所述纳米硅之间存在硅氧层。2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述纳米硅的直径为30～50nm；所述硅氧层的厚度为5
±
1nm。3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料中，类石墨烯碳纳米片的含量为30wt％～70wt％。4.权利要求1-3任一项所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：S001、得到含有卤化盐、纳米硅、类石墨烯碳纳米片前驱体的混合前驱体；S002、对所述混合前驱体进行退火处理，得到所述硅碳复合材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S001中，所述卤化盐为碱金属卤盐、碱土金属卤盐中的至少一种；优选地，所述卤化盐为LiCl、KCl、CaCl2、NaCl中的至少两种的混合；进一步优选地，以物质的摩尔百分比计，所述卤化盐选自LiCl-KCl、CaCl
2-NaCl、NaCl-KCl中的至少一种；其中LiCl与KCl的摩尔百分比为59％:41％；CaCl2与NaCl的摩尔百分比为55％:45％；NaCl与KCl的摩尔百分比为50％:50％。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述类石墨烯碳纳米片前驱体为中间相沥青；优选地，所述中间相沥青为石油系中间相沥青；优选地，所述混合前驱体中还包括有机溶剂；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骞，温珍海，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：