[发明专利]一种多孔硅/碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔硅/碳复合材料，其特征在于，包括多孔硅基体以及表面包覆的碳材料，多孔硅/碳复合材料中硅含量为50-99.99%，碳含量为0.01-50%；所述的多孔硅为球形，棒状；球形多孔硅基体的平均粒径为50纳米-5微米，孔径为1-10纳米；棒状多孔硅的直径为50纳米-1微米，长度为50纳米-5微米，孔径为1-20纳米；表面包覆的碳材料为有机碳源热解所得。

2.制备权利要求1所述的多孔硅/碳复合材料的方法，其特征在于：具体制备过程如下：

（1）多孔二氧化硅的制备：将正硅酸乙酯、四氯化硅、甲基硅油、硅化钠在含有有机模板的溶液中水解或热解，制备多孔的二氧化硅；将含有模版的多孔二氧化硅过滤、离心、清洗，干燥，然后直接下一步使用或者在空气下进行热处理去掉模版，得到含有模板的二氧化硅或者去掉模板的多孔二氧化硅；有机模板为P123或CTAB，溶液为去离子水，乙醇，丙酮，或其混合溶液；热处理温度为400-800℃，热处理时间为0.5-10小时；

（2）多孔硅的制备：将步骤（1）得到的多孔二氧化硅与还原剂混合研磨，然后在惰性气氛下加热还原制备多孔硅，得到的产物经酸清洗，干燥，得到多孔硅；还原剂可以为镁、铝、钾、钠、锂中的一种或者多种混合；二氧化硅与还原剂质量比为1:10-10:1，热处理温度为60-1000℃，热处理时间为0.5-10小时；惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种混合；（3）多孔硅/碳复合材料的制备：将步骤（2）中得到的多孔硅与含有有机碳源的溶液混合，随后在惰性气氛下进行热解，制备多孔硅/碳复合材料；或将步骤（2）中得到的多孔硅与碳核材料混合，然后与有机碳源的溶液混合，随后在惰性气氛下进行热解，制备多孔硅/碳复合材料；热解温度为500-1200℃，热解时间为0.5-10小时，碳核材料为石墨、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管，碳核材料占多孔硅/碳复合材料总量的0.01-50%。

3.根据权利要求书2所述的制备多孔硅/碳复合材料的方法，其特征在于：有机碳源溶液为酚醛树脂的丙酮、乙醇溶液，蔗糖、淀粉、糊精或者葡萄糖的醇水混合溶液，沥青的四氢呋喃、喹啉溶液，聚氯乙烯的四氢呋喃溶液，聚乙二醇的水溶液，聚丙烯腈的二甲基吡咯烷酮溶液。

4.根据权利要求书2所述的制备多孔硅/碳复合材料的方法，其特征在于：步骤(3) 中多孔硅/复合材料的制备是使用化学气相沉积方法将碳沉积到多孔硅或多孔硅/碳核复合材料上，得到多孔硅/碳复合材料；化学气相沉积具体步骤为：将多孔硅或多孔硅/碳核复合材料放入碳源管式炉中在300-1000℃加热0.5-48小时，所使用的碳源气体包括乙烯气、乙炔气、甲烷。

5.根据权利要求书1至4所述方法制备的多孔硅/碳复合材料，其特征在于：所述的多孔硅/碳复合材料的用途是直接用于二次锂离子电池负极材料，或与其它现有的负极材料混合使用作为二次锂离子电池负极材料。