[发明专利]硅碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅碳复合材料，其包括纳米硅颗粒，包覆在纳米硅颗粒表面的碳层，以及包覆在所述碳层表面的导电聚合物层，所述纳米硅颗粒、碳层、导电聚合物层共同形成三层核壳结构，所述纳米硅颗粒粒径为50～200nm，碳层厚度为10～50nm，导电聚合物层厚度为20～50nm；还包括石墨烯，所述三层核壳结构材料与石墨烯按照质量比10～20:1混合；所述导电聚合物包括聚吡咯，聚苯胺和聚噻吩。

2.一种硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A.将纳米硅粉与碳源的水溶液混合形成均匀的悬浮液；

B.将步骤A得到的悬浮液采用喷雾干燥法在200～700℃进行喷雾裂解，除去溶剂，得到Si-C复合材料的粗品，然后在惰性气体氛围中在500～900℃下热解处理，制得Si-C多孔核壳复合纳米材料；

C.将步骤B得到的Si-C多孔核壳复合纳米材料与表面活性剂混合均匀，依次加入导电聚合物和引发剂，在0～30℃下反应4～12h，洗涤干燥，制得三层核壳结构硅碳复合材料。

3.如权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：还包括步骤D.将步骤C制得的三层核壳结构硅碳复合材料与石墨烯混合均匀。

4.如权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯。

5.如权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述引发剂包括FeCl₃、(NH₄)₂S₂O₈和(NH₄)₂S₂O₈。

6.如权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤B中制得的Si-C多孔核壳复合纳米材料的微孔尺寸为50～100nm，孔隙率为20～100％。

7.如权利要求2所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中碳源包括葡萄糖、柠檬酸和马来酸。