一种纳米硅多孔碳复合材料及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米硅多孔碳复合材料，包括：多孔碳和分布在多孔碳孔径中的纳米硅，且多孔碳的表面包覆有碳层。本发明专利技术还公开了上述纳米硅多孔碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：将多孔碳放置在二氧化碳气体氛围中，然后通入硅酸盐溶液进行反应，固液分离，一次干燥，洗涤，二次干燥，然后烧结，碳包覆得到纳米硅多孔碳复合材料。本发明专利技术还公开了上述纳米硅多孔碳复合材料在负极材料中的应用。本发明专利技术制得的纳米硅多孔碳复合材料具有良好的电化学性能，且制备方法简单，生产过程安全无毒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及负极材料，尤其涉及一种纳米硅多孔碳复合材料及其制备方法、应用。

技术介绍

1、锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池，广泛应用航空航天、交通工具以及3c电子产品中。由于锂离子电池具有较高的能量密度、工作电压和循环寿命等，近年来获得高速发展。锂离子电池的电极材料是决定锂离子电化学性能的关键因素，在动力电池领域，正极材料普遍采用磷酸铁锂、镍钴锰三元材料等，负极材料主要由石墨组成。但是，随着科技发展及动力能源的需求不断增长，锂离子电池的能量密度要求在逐渐提升。石墨负极材料的理论容量为372mah/g已经不能满足未来发展的高能量密度要求，而硅负极材料具有4200mah/g的理论容量，被认为是未来最有发展前景的负极材料之一。但是硅在嵌锂时与石墨的层间距间嵌锂方式不同，硅的嵌锂为锂硅合金化的电化学反应，由于行成的锂硅合金的体积相比硅更大，所以会形成巨大的体积膨胀，约为300％，导致硅颗粒破碎，与集流体失去导电接触，导致材料失活，同时不断破碎的材料颗粒表面与电解液接触形成新的sei膜，不断消耗锂离子，导致容量快速下降。

2、目前，研究人员有通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种纳米硅多孔碳复合材料，其特征在于，包括：多孔碳和分布在多孔碳孔径中的纳米硅，且多孔碳的表面包覆有碳层。

2.根据权利要求1所述纳米硅多孔碳复合材料，其特征在于，多孔碳的粒径为5-20μm；优选地，多孔碳的孔径为10-500nm；优选地，多孔碳的孔隙率为5-15％；优选地，多孔碳为硬碳、碳气凝胶、活性碳、活性碳纤维、碳分子筛中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述纳米硅多孔碳复合材料，其特征在于，纳米硅的粒径≤100nm；优选地，纳米硅的粒径为5-80nm；优选地，碳层的厚度为50-300nm；优选地，纳米硅多孔碳复合材料中，硅含量为5-50wt％；优选地...

【技术特征摘要】

1.一种纳米硅多孔碳复合材料，其特征在于，包括：多孔碳和分布在多孔碳孔径中的纳米硅，且多孔碳的表面包覆有碳层。

2.根据权利要求1所述纳米硅多孔碳复合材料，其特征在于，多孔碳的粒径为5-20μm；优选地，多孔碳的孔径为10-500nm；优选地，多孔碳的孔隙率为5-15％；优选地，多孔碳为硬碳、碳气凝胶、活性碳、活性碳纤维、碳分子筛中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述纳米硅多孔碳复合材料，其特征在于，纳米硅的粒径≤100nm；优选地，纳米硅的粒径为5-80nm；优选地，碳层的厚度为50-300nm；优选地，纳米硅多孔碳复合材料中，硅含量为5-50wt％；优选地，纳米硅多孔碳复合材料的比表面积为1-20m2/g。

4.一种如权利要求1-3任一项所述纳米硅多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将多孔碳放置在二氧化碳气体氛围中，然后通入硅酸盐溶液进行反应，固液分离，一次干燥，洗涤，二次干燥，然后烧结，碳包覆得到纳米硅多孔碳复合材料。

5.根据权利要求4所述纳米硅多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，将多孔碳放置在二氧化碳气体氛围中，使二氧化碳气体填充至多孔碳孔隙中；优选地，二氧化碳气体氛围的气压为0.4-0.6mpa。

6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：程成，彭思遥，许家齐，
申请(专利权)人：合肥国轩新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：