[发明专利]包含锂合金化的电化学改性剂的复合碳材料

权利要求书

1.一种复合材料，当所述复合材料被结合至基于锂的储能设备的电极中时，所述复合材料具有至少700mAh/g的第一循环插入和在不存在非原位预锂化的情况下的大于70％的第一循环效率，其中所述复合材料包含碳材料、按重量计至少25％的硅和按重量计从3％至13％的磷，并且其中所述复合材料包括小于20m²/g的比表面积、至少600mAh/g的第一循环抽出和大于99％的第五循环保持率。

2.如权利要求1所述的复合材料，其中所述第一循环插入为至少1000mAh/g。

3.如权利要求1所述的复合材料，其中所述复合材料包含按重量计从40％至60％的硅。

4.如权利要求1所述的复合材料，其中所述复合材料包含按重量计从65％至85％的硅。

5.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料包括具有核-壳结构的颗粒，其中所述壳包括所述碳材料且所述核包括所述硅。

6.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料包括具有核-壳结构的颗粒，其中所述核包括所述碳材料且所述壳包括所述硅。

7.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料包含所述碳材料的颗粒，碳材料颗粒封装所述硅的多个颗粒。

8.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中所述硅包括纳米颗粒。

9.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中所述硅包括具有范围从10nm至500nm的粒度的颗粒。

10.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料包含从1m²/g至小于20m²/g的比表面积。

11.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中除硅和磷之外，所述复合材料包含通过TXRF所测量的总计小于200ppm的所有具有范围从11至92的原子序数的元素。

12.如权利要求1-4中任一项所述的复合材料，其中所述碳材料是硬碳材料。

13.一种用于制备权利要求1-12中任一项所述的复合材料的方法，所述方法包括：

A)在硅或包含硅的化合物的存在下使一种或更多种聚合物前体与磷共聚合以得到聚合物凝胶；和

B)使所述聚合物凝胶热解以得到所述复合材料，

其中所述磷为磷酸的形式或为盐的形式，其中所述盐包括一种或更多种磷酸根离子、亚磷酸根离子、磷离子、磷酸氢根离子、磷酸二氢根离子、六氟磷酸根离子、次磷酸根离子、多磷酸根离子或焦磷酸根离子或它们的组合。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述聚合物前体包括聚苯基缩水甘油醚-共-甲醛聚合物，且共聚合还包括在磷酸的存在下使所述聚合物前体反应。

15.如权利要求13所述的方法，其中使所述硅或包含所述硅的所述化合物在聚合开始之前与包含所述聚合物前体的组合物接触。

16.如权利要求13所述的方法，其中使所述硅或包含所述硅的所述化合物在聚合开始之后与包含所述聚合物前体的组合物接触。

17.如权利要求13所述的方法，其中所述硅或包含所述硅的所述化合物为颗粒形式。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述颗粒是纳米颗粒。

19.一种电极，包括权利要求1-12中任一项所述的复合材料。