[发明专利]一种多孔硅/碳复合材料、制备方法及用途

权利要求书

1.一种多孔硅/碳复合材料，其特征在于：该复合材料的具体成分及质量百分比为：碳含量占0～80%，硅含量占20～100%，多孔硅的孔径为0.01nm～10μm，该多孔硅/碳复合材料的粒径为10nm～50μm。

2.一种多孔硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤包括：

（1）将稻壳与去离子水混合搅拌，然后分离出稻壳，再将稻壳在20～300℃的条件下，用质量浓度为0.5～20%的酸溶液超声、搅拌或洗涤稻壳0.5～20小时，最后进行分离、洗涤和干燥，以除去稻壳中的金属氧化杂质；

（2）将经过步骤（1）处理后的稻壳升温加热至200～1000℃保持0.5～30小时，冷却至室温，得到碳化稻壳；

（3）用镁、铝、钾、锂、钠或钙做还原剂，将碳化稻壳与还原剂按照质量比1:0.1～20置于同一反应器中，在惰性气氛或真空条件下，升温至500～900℃，还原反应0.1～48小时，冷却至室温，得到硅/碳复合材料；或着将碳化稻壳与碳材料按照质量比1～5:1混合，在惰性气氛保护下球磨10～20小时，球磨机转速为300～800转/分，得到硅/碳复合材料；

（4）将经过步骤（3）还原反应后的碳化稻壳在20～300℃的条件下，用浓度为0.5～20%的酸溶液超声、搅拌或洗涤稻壳0.5～20小时后进行分离、洗涤和干燥，最后再用浓度为0.5～20%的氢氟酸溶液超生处理或搅拌0.5～12小时除去未还原的二氧化硅，洗涤干燥后得到具有多孔结构的硅/碳复合材料。

3.根据权利要求1所述的多孔硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述稻壳与去离子水混合是按照质量比1:1～50混合，搅拌1～24小时后静置1～48小时，吸取上层物料、离心分离或过滤、干燥。

4.根据权利要求1所述的多孔硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）和（4）中的酸溶液为盐酸、硫酸或醋酸溶液的一种或几种的混合酸溶液，溶剂为水或乙醇。

5.根据权利要求1所述的多孔硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中稻壳升温加热的气氛为空气、水蒸气惰性气体或真空条件。

6. 根据权利要求1所述的多孔硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中碳化稻壳与还原剂反应时放置在反应容器中为分别放置在两端、混合放置或碳化稻壳包埋还原剂。

7.根据权利要求1所述的多孔硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中碳材料包括石墨粉、中间相碳微球、碳纳米管或碳纤维。

8.一种多孔硅/碳复合材料的用途，其特征在于：该复合材料直接用于作为锂离子二次电池的负极材料；或者与其他负极材料混合作为锂离子二次电池负极材料，混合使用时多孔硅/碳复合材料的用量不低于总负极活性材料的1wt%。

9.根据权利要求8所述的多孔硅/碳复合材料的用途，其特征在于：所述其他负极材料包括石墨基炭、硬碳、储锂金属、金属间化合物、过渡金属氧化物或磷化物。