硅碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术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多孔球形颗粒以及在包覆在所述多孔球形颗粒上的碳包覆层，所述多孔球形颗粒的孔为开孔，所述开孔的孔道中堆积有碳材料；所述开孔体积占比为60％‑90％，百分比是指所述开孔的体积占所述硅碳复合材料体积的百分比；所述硅碳复合材料的D50粒径为15μm‑30μm。本发明专利技术的硅碳复合材料粒径分布均匀，孔结构占比可控，且可有效缓解硅作为负极材料时充放电过程中带来的体积效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及硅碳复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、现有技术中的锂离子电池所采用的负极材料多为碳材料，例如石墨，碳材料作为负极材料时，理论比容量为372mah/g。而硅作为负极材料时，其理论比容量高达4200mah/g，比容量提高明显，硅或硅碳复合材料作为负极材料时，能够有效提高锂离子电池的能量密度。

2、现有的硅材料或者含硅的复合材料作为负极材料应用时，存在严重的体积效应，在充放电过程中，体积收缩膨胀严重，导致含硅的负极材料粉化严重，性能剧烈衰减。

3、目前解决该问题的常见方法主要是硅复合材料的纳米化或多孔结构设计，一方面可以通过引入碳材料作为缓冲层，以提高硅碳复合材料的循环寿命，在一定程度上可以解决硅碳材料的体积效应问题，但是效果有限，所制备的硅碳复合材料的理论比容量远小于4200mah/g。另一方面也可以通过镁热还原法和化学刻蚀制备多孔硅，再用碳材料包覆多孔硅制备硅碳复合材料，由于硅多孔结构的存在可以有效缓冲自身的体积膨胀，改善体积膨胀效应，但是镁热还原反应温度不可控使得形成的硅前驱体结构不规则，孔结构不均匀，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料包括多孔球形颗粒以及在包覆在所述多孔球形颗粒上的碳包覆层，所述多孔球形颗粒的孔为开孔，所述开孔的孔道中堆积有碳材料；所述开孔的体积占比为60％-90％，百分比是指所述开孔的体积占所述硅碳复合材料体积的百分比；所述硅碳复合材料的D50粒径为15μm-30μm。

2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料的碳含量为30％-70％，例如41％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、56％或64％，百分比是指所述碳包覆层与所述孔道中的碳材料的总质量占所述硅碳复合材料质量的百分比；

...

【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多孔球形颗粒以及在包覆在所述多孔球形颗粒上的碳包覆层，所述多孔球形颗粒的孔为开孔，所述开孔的孔道中堆积有碳材料；所述开孔的体积占比为60％-90％，百分比是指所述开孔的体积占所述硅碳复合材料体积的百分比；所述硅碳复合材料的d50粒径为15μm-30μm。

2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料的碳含量为30％-70％，例如41％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、56％或64％，百分比是指所述碳包覆层与所述孔道中的碳材料的总质量占所述硅碳复合材料质量的百分比；

3.一种硅前驱体颗粒的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：

4.根据权利要求3所述的硅前驱体颗粒的制备方法，其特征在于，所述硅铁合金中还包括碳，所述碳的含量较佳地为0.1％-8％，例如1％、4％或8％，百...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓峰，余子涯，
申请(专利权)人：上海朗亿功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：