[发明专利]一种三连续Si/C多孔电极及其应用

权利要求书

1.一种三连续Si/C多孔电极，其特征在于：

以一种或两种以上有机高分子树脂与Si/C复合物混合，通过浸没相转化法制备而成三连续Si/C多孔电极，高分子树脂的质量占电极总质量的3wt％～50wt％。

2.根据权利要求1所述的三连续Si/C多孔电极，其特征在于：所述高分子树脂为聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)中的一种或二种以上；

所述Si/C复合物为碳材料与Si的复合物，Si/C复合物中Si的质量占总质量的20wt％～80wt％；碳材料为碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、BP2000、KB600、KB300、XC-72、Super-P、乙炔黑、活性炭中的一种或两种以上。

3.根据权利要求2所述的三连续Si/C多孔电极，其特征在于：所述活性炭是通过碳前驱体和表面活性剂共同作用碳化制备的碳材料；所述碳材料前驱体为PVP，PAN，葡萄糖，蔗糖，柠檬酸，氨基乙酸中的一种或二种以上；

所述的表面活性剂为P123,F127中的一种或二种。

4.根据权利要求1所述的三连续Si/C多孔电极，其特征在于：所述多孔电极为三连续结构，包括连续交联的有机高分子树脂骨架，连续贯通的孔结构及连续的Si/C复合物导电骨架，其中，连续的Si/C复合物骨架被有机高分子骨架紧紧包覆，电极内部的孔包括微孔、介孔和大孔，其中微孔小于2nm，介孔为2～50nm，大孔为50～100000nm，孔隙率为10～90％。

5.根据权利要求1所述的三连续Si/C多孔电极，其特征在于：所述三连续Si/C多孔电极厚度可在20-5000μm之间进行调控。

6.根据权利要求1所述的三连续Si/C多孔电极，其特征在于：所述三连续Si/C多孔电极可按如下过程制备而成，

(1)将有机高分子树脂加入有机溶剂中，在温度为20～100℃下搅拌0.5～2h，形成高分子溶液；

再于上述溶液中加入Si/C复合物在温度为20～50℃下充分搅拌2～10h，而终制成共混溶液；其中固含量为5～45wt％之间；

(2)将步骤(1)制备的共混溶液倾倒在铜箔基底上，刮涂后形成一整体；

挥发溶剂0～60s，然后将整体浸渍入高分子树脂的不良溶剂(凝固浴)中5～600s，在-40～100℃温度下制备成多孔电极，电极的厚度在20～5000μm之间；

(3)将步骤(2)制备的多孔电极依次用乙醇和水洗涤，自然风干，低温烘干或冷冻干燥后，得到干燥的多孔电极；其中低温为30～100℃，干燥时间为2～24h，得到成品三连续Si/C多孔电极；

所述有机溶剂为DMSO、DMAC、NMP、DMF中的一种或二种以上；

所述树脂的不良溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种或二种以上。

7.根据权利要求1所述的三连续Si/C多孔电极，其特征在于：所述Si/C复合物是将碳材料与Si粉末直接混合而成或将Si粉末与碳的前驱体，表面活性剂混合均匀通过高温碳化获得。

8.一种如权利要求1-7任一所述三连续Si/C多孔电极的应用，其特征在于：所述三连续Si/C多孔电极可用于锂离子电池中。