【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，尤其涉及一种硅碳材料的制备方法、通过该方法制备得到的硅碳材料、包含该硅碳材料的锂离子电池负极材料以及锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池(lithium ion batteries，libs)由于其具有能量密度高、循环寿命长、工作范围宽、污染小等特点被广泛应用于电动汽车、消费类数码产品等电子设备上。一般来说，传统的负极材料采用人造石墨或天然石墨，石墨负极材料理论克容量仅为372mah/g，该克容量难以满足未来产品对于锂离子电池能量密度的要求。因此，开发具有更高理论克容量的负极材料对于提升锂离子电池的能量密度十分关键。与石墨相比，硅与锂离子结合形成li22si5，其理论克容量可达4200mah/g。并且，其反应电位与石墨较为接近(～0.4v)，资源十分丰富，极具应用潜力。但是，硅材料在充电过程中结合锂离子后体积会发生较大的膨胀(膨胀率达300％以上)，在放电过程中锂离子脱出后体积会急剧收缩，因而在充放电过程中硅颗粒易发生粉化，颗粒间接触劣化，使电极结构破坏，循环容易跳水且厚度膨胀率较高等问题，这些硅材料固有的问题限制了其商业化应用。
2、因此，针对硅材料固有的这些问题，人们发现将硅与多孔碳结合得到的多孔硅碳材料可以有效解决以上问题；将纳米化的硅颗粒掺入在多孔碳的孔隙中，利用多孔的体积来容纳且限制硅颗粒的膨胀，可以避免硅颗粒的粉化。那么，如何有效地制备新型多孔硅碳材料变得至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述技术问题，提供一种新型制备硅
2、本专利技术提供一种硅碳材料的制备方法，所述制备方法包括步骤：
3、s1、将嵌段聚合物进行交联反应，得到交联嵌段聚合物；所述嵌段聚合物包括聚乳酸pla，所述嵌段聚合物包括可交联的反应活性位点；以所述嵌段聚合物的体积为100％，所述嵌段聚合物中所述聚乳酸pla的体积为5％～30％；
4、s2、将所述交联嵌段聚合物进行水解反应，使得所述聚乳酸pla水解，得到多孔聚合物骨架；
5、s3、将所述多孔聚合物骨架进行第一次热处理，得到石墨化多孔碳；
6、s4、在硅源气体氛围下，对所述石墨化多孔碳进行第二次热处理，得到石墨化多孔硅碳；
7、s5、在惰性气体和碳源气体的混合气体氛围下，对所述石墨化多孔碳进行第三次热处理，得到所述硅碳材料；所述第三次热处理的温度与所述第二次热处理的温度相同。
8、优选的，所述嵌段聚合物为ab-b-pla；所述a选自中的至少一种；所述r1、所述r2和所述r3分别选自氢原子、卤素、烷基、烯基、炔基以及卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基中的任意一种；
9、所述b为
10、x为1至10之间的任意整数。
11、优选的，以所述嵌段聚合物的体积为100％，所述嵌段聚合物中所述聚乳酸pla的体积为5％～15％。
12、优选的，以所述嵌段聚合物的体积为100％，所述嵌段聚合物中所述b的体积为1％～5％。
13、优选的，所述s2中，将所述交联嵌段聚合物进行水解反应，包括：将所述交联嵌段聚合物置于0.5m～1m的naoh溶液中，加热至60℃～80℃后，反应4h～36h，过滤，依次用去离子水和无水乙醇清洗。
14、优选的，所述s3中，所述第一次热处理在氩气氛围中进行，所述第一次热处理包括升温至第一温度，保温第一时间；再升温至第二温度，保温第二时间；所述第一温度为300℃～1200℃，所述第一时间为1h～12h；所述第二温度为1500℃～2500℃，所述第二时间为1h～8h；优选的，所述第一温度为600℃～1000℃，所述第二温度为1800℃～2200℃。
15、优选的，所述s4中，所述硅源气体选自甲硅烷sih4、乙硅烷si2h6、二氯硅烷sih2cl2、三氯硅烷sihcl3、四氯化硅sicl4中的至少一种；所述第二次热处理在氩气氛围中进行，所述第二次热处理的温度为400℃～1200℃，所述第二次热处理的时间为1h～8h；优选的，所述第二次热处理的温度为600℃～1000℃。
16、优选的，所述s5中，所述惰性气体为氩气，所述碳源气体选自甲烷、乙烷、乙烯或乙炔中的至少一种。
17、本专利技术还提供一种硅碳材料，所述硅碳材料通过上述的硅碳材料制备方法制得。
18、本专利技术还提供一种锂离子电池负极材料，所述负极材料包括硅碳材料，所述硅碳材料为上述的硅碳材料。
19、本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、电解液及隔膜，所述负极包括负极材料，所述负极材料为上述的锂离子电池负极材料。
20、本专利技术的硅碳材料的制备方法，通过使用嵌段聚合物作为前驱体制备多孔碳骨架，通过控制多孔碳的中的孔隙大小及孔隙的的分布，使得沉积的纳米硅颗粒能很好的被多孔碳骨架包裹，且纳米硅颗粒分布均匀，因此，所获得的硅碳材料作为锂离子电池负极材料时，具有较高的克容量和首效，且具有较低的极片厚度膨胀率和较好的倍率性能。
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1.一种硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
2.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述嵌段聚合物为AB-b-PLA；所述A选自中的至少一种；所述R1、所述R2和所述R3分别选自氢原子、卤素、烷基、烯基、炔基以及卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基中的任意一种；
3.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，以所述嵌段聚合物的体积为100％，所述嵌段聚合物中所述聚乳酸PLA的体积为5％～15％。
4.根据权利要求2所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，以所述嵌段聚合物的体积为100％，所述嵌段聚合物中所述B的体积为1％～5％。
5.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，将所述交联嵌段聚合物进行水解反应，包括：将所述交联嵌段聚合物置于0.5M～1M的NaOH溶液中，加热至60℃～80℃后，反应4h～36h，过滤，依次用去离子水和无水乙醇清洗。
6.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述第一次热处理在氩气氛围中进行，所述第一次热处理
7.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述S4中，所述硅源气体选自甲硅烷SiH4、乙硅烷Si2H6、二氯硅烷SiH2Cl2、三氯硅烷SiHCl3、四氯化硅SiCl4中的至少一种；所述第二次热处理在氩气氛围中进行，所述第二次热处理的温度为400℃～1200℃，所述第二次热处理的时间为1h～8h；优选的，所述第二次热处理的温度为600℃～1000℃；
8.一种硅碳材料，其特征在于，所述硅碳材料通过权利要求1～7中任意一项所述的硅碳材料制备方法制得。
9.一种锂离子电池负极材料，其特征在于，所述负极材料包括硅碳材料，所述硅碳材料为权利要求8所述的硅碳材料。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极、负极、电解液及隔膜，所述负极包括负极材料，所述负极材料为权利要求9所述的锂离子电池负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
2.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述嵌段聚合物为ab-b-pla；所述a选自中的至少一种；所述r1、所述r2和所述r3分别选自氢原子、卤素、烷基、烯基、炔基以及卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基中的任意一种；
3.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，以所述嵌段聚合物的体积为100％，所述嵌段聚合物中所述聚乳酸pla的体积为5％～15％。
4.根据权利要求2所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，以所述嵌段聚合物的体积为100％，所述嵌段聚合物中所述b的体积为1％～5％。
5.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述s2中，将所述交联嵌段聚合物进行水解反应，包括：将所述交联嵌段聚合物置于0.5m～1m的naoh溶液中，加热至60℃～80℃后，反应4h～36h，过滤，依次用去离子水和无水乙醇清洗。
6.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，所述s3中，所述第一次热处理在氩气氛围中进行，所述第一次热处理包括升温至第一温度，保温第一时...
【专利技术属性】
技术研发人员：严磊，
申请(专利权)人：深圳市明盛新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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