[发明专利]一种中空结构的硅碳复合电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种中空结构的硅碳复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将纳米硅颗粒分散到有机溶剂中得到分散液，然后向分散液中加入偶联剂并调节pH值为3～4，并依次进行洗涤、干燥，得到改性纳米硅颗粒；

S2：分别配置水相溶液和油相溶液，所述水相溶液包括乳化剂和pH稳定剂，所述油相溶液包括聚合物单体、交联剂和助稳定剂，将步骤S1得到的改性纳米硅颗粒分散到所述油相溶液中后一并加入到所述水相溶液中，再加入引发剂，并依次进行离心、洗涤、干燥，得到纳米硅颗粒上包覆一层聚合物的复合材料；

S3：将步骤S2得到的复合材料加入到Tris缓冲液中，加入盐酸多巴胺，并依次进行离心、过滤、干燥，得到纳米硅颗粒上包覆双层聚合物的复合材料；

S4：将步骤S3得到的复合材料进行碳化，得到中空结构的硅碳复合电极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中加入的偶联剂的质量为纳米硅颗粒质量的3～10％，优选地，步骤S1中的洗涤过程具体为：采用醇水比逐渐降低的混合溶液和纯水依次进行洗涤。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的所述乳化剂的浓度为2～10mmol/L。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂采用阴离子型乳化剂与非离子乳化剂的复合乳化剂，优选地，阴离子型乳化剂与非离子乳化剂的摩尔比为1:1～3:1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的聚合物单体为聚甲基丙烯酸甲酯，优选地，所述聚合物单体与分散到所述油相溶液中的改性纳米硅颗粒的质量比为2:1～5:1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的所述引发剂包括水系引发剂和/或油系引发剂，优选地，所述引发剂的用量为聚合物单体质量的0.5～2％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中加入的盐酸多巴胺为加入到Tris缓冲液中的复合材料的质量的10～30％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中将步骤S3得到的复合材料进行碳化具体包括：在真空或者惰性气体气氛环境下，以1～5℃/min从室温升温至350～450℃，保温1～3h，然后继续升温至600～900℃，保温2～4h。

9.一种中空结构的硅碳复合电极材料，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述的制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的硅碳复合电极材料，其特征在于，纳米硅颗粒的粒径为50～80nm，硅碳复合电极材料的颗粒粒径为80～150nm，优选地，在硅碳复合电极材料中纳米硅颗粒的质量分数为40～70％。