[发明专利]用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料，其特征在于，所述SiOC陶瓷材料包括硅元素、氧元素和碳元素，所述硅元素、氧元素和碳元素的摩尔比为1∶α∶β，所述α为0.4～2.0，所述β为0.4～5.0，且α+β为0.8～7.0。

2.根据权利要求1所述的用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料，其特征在于，所述α为0.45～2.0，β为0.45～4.5，且α+β为0.9～6.5，所述SiOC陶瓷材料的比表面积小于500 m²/g。

3.根据权利要求1或2所述的用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料，其特征在于，所述SiOC陶瓷材料中的自由碳含量大于20 wt%。

4.一种如权利要求1或2或3所述的用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）准备先驱体：准备有机硅聚合物和有机小分子化合物；所述有机硅聚合物的分子式如下：

a(R₁R₂SiO)_x(R₃R₄SiO₂)_y(R₅R₆SiO₃)_zb

其中，a和b为封端官能团，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及R₆为官能团，所述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及R₆中至少有一个官能团为氢基或烯基，所述x为0.3～1，y为0～0.7，z为0～0.5，且x＋y＋z＝1；

所述有机小分子化合物中含有能与硅氢基、硅羟基或烯基反应的活性基团；

（2）交联固化：将所述有机硅聚合物和有机小分子化合物混合，在50℃～450℃的温度条件下进行交联固化，制成共聚物；

（3）高温裂解：将所述共聚物，在氮气、氢气、惰性气体气氛或真空条件下，以小于10℃/min的升温速率升至800℃～1400℃，进行高温裂解，得到SiOC陶瓷材料。

5.根据权利要求4所述的用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及R₆中还包含有1～20个碳的烃基。

6.根据权利要求4所述的用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述有机小分子化合物的主链是碳链，所述活性基团包括炔基、烯基或羰基。

7.根据权利要求4或5或6所述的用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述有机小分子化合物和有机硅聚合物的质量比为（0.2～1）∶1。

8.根据权利要求7所述的用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述交联固化前的混合物中添加有填料和/或催化剂，所述填料包括石墨粉、酚醛树脂、煤焦油或高分子的芳香族化合物；所述催化剂包括过氧化苯甲酰或者氯铂酸。

9.一种锂离子电池，包括正极和负极，其特征在于，所述负极主要是通过以下步骤制备得到的：将权利要求1或2或3所述的SiOC陶瓷材料与导电剂和粘结剂按照质量比为（70～90）∶（5～15）∶（5～15）的比例与溶剂混合成浆料，将浆料均匀刮涂在铜箔上，压制成型即可。