纳米硅氧碳结构复合材料、其制备方法、负极和电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种纳米硅氧碳结构复合材料、其制备方法、负极和电化学装置。复合材料包括(C

【技术实现步骤摘要】
纳米硅氧碳结构复合材料、其制备方法、负极和电化学装置


[0001]本专利技术涉及电池材料
，具体而言，涉及一种纳米硅氧碳结构复合材料、其制备方法、负极和电化学装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池在当今人类的生产生活中发挥着越来越重要的作用，其负极材料的性能如容量、首次库效率、循环性能等在很大程度上影响着电池的容量、能量密度和使用寿命。
[0003]传统的锂离子电池负极通常以碳材料作为活性成分，尤以石墨为典型，基于石墨的层间嵌锂机理，其理论克容量仅为372mAh/g，目前石墨负极的克容量已接近理论容量，这使得电池整体能量密度的提高受到较大的局限。因此有必要开发多种嵌锂机理的负极材料。其中，合金化嵌锂机理通常可以实现较大的嵌锂容量，如硅材料，其在嵌锂过程中形成锂硅合金Li
x
Si，x最高可达4.4，对应的硅负极理论容量达到4200mAh/g。此外，硅基材料具有接近锂金属的脱锂电位(<0.5V v.s.Li/Li
+
)，且环境友好，储量丰富，因而成为极具潜力的新一代高能量密度锂离子电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米硅氧碳结构复合材料，其特征在于，所述复合材料包括(C
x1
‑
O
y1
)
‑
(Si
z
‑
O
y2
‑
C
x2
)，其中，C
x1
‑
O
y1
为含表面氧化层的多孔炭基底，包括多孔炭基底及其表面氧化层，x1为碳的化学计量数，y1为表面氧化层中氧的化学计量数，0.001≤y1/x1≤0.05；Si
z
‑
O
y2
‑
C
x2
包括硅纳米颗粒、含氧物质和可选的碳，所述硅纳米颗粒、含氧物质和可选的碳分散分布在所述含表面氧化层的多孔炭基底的表面和/或孔道内，所述含氧物质以SiO
δ
形式存在，0<δ≤2，0.1≤z/x1≤2，0.01≤y2/z≤0.15，0≤x2/z≤0.15。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中，总氧含量为0.5wt％～5wt％。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述硅纳米颗粒包括硅晶粒和/或非晶硅，所述硅晶粒的尺寸小于5nm，进一步优选所述硅晶粒的尺寸小于2nm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述硅纳米颗粒尺寸小于20nm，优选所述硅纳米颗粒尺寸小于10nm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的比表面积为0.1～15m2/g，总孔容为0.001～0.05cm3/g，优选所述复合材料的比表面积为0.1～10m2/g，总孔容为0.001～0.035cm3/g。6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的真密度为1.8～2.1g/cm3。7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括包覆层，所述包覆层包括固体电解质和/或导电聚合物。8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的中位粒径D
50
在4～12μm之间。9.一种纳米硅氧碳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，提供含表面氧化层的多孔炭基底，所述含表面氧化层的多孔炭基底中氧与碳的摩尔比为0.001～0.05；步骤S2，将含硅前体和含氧前体通入放置有所述含表面氧化层的多孔炭基底的反应炉中，并在150～700℃下与所述含表面氧化层的多孔炭基底接触5～100h，使硅与含氧物质和可选的碳分散沉积到多孔炭基底的表面和/或孔道内，得到纳米硅氧碳结构复合材料。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述含表面氧化层的多孔炭基底的比表面积为50～2000m2/g、孔容为0.1～3.0cm3/g，所述含表面氧化层的多孔炭基底的孔结构包含微孔、介孔和大孔；优选地，所述微孔孔容在总孔容中的比例为1～40％，所述介孔孔容在总孔容中的比例为30～80％，所述大孔孔容在总孔容中的比例为1～40％；优选地，所述含表面氧化层的多孔炭基底的比表面积为100～1000m2/g、孔容为0.3～1.5cm3/g；进一步优选地，所述微孔孔容在总孔容中的比例为1～20％，所述介孔孔容在总孔容中的比例为60～80％，所述大孔孔容在总孔容中的比例为1～20％。11.根据权利要求9或...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：兰溪致德新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：