[发明专利]一种纳米硅基材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米硅基材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)将商业粗硅和硫混合均匀，惰性气氛下高温反应，得到硫化硅；

2)将步骤1)中所得硫化硅与还原性金属和金属氯化物球磨，混合均匀，得混合物；

3)将步骤2)所得混合物置于气氛保护炉中，通入惰性气体，进行金属热还原反应，得到金属热还原产物；

4)将步骤3)所得金属热还原产物酸洗、干燥后，得到纳米硅；

5)将步骤4)所得纳米硅与固态电解质混合，进行球磨，得到纳米硅基材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述硫和商业粗硅的摩尔比为2.0～2.3:1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述高温反应温度为900～1300℃，反应时间为5～10小时。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述还原性金属为金属镁、金属铝或金属锌。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述金属镁或金属锌与硫化硅的摩尔比为2～2.1:1，金属铝与硫化硅的摩尔比为4.0～4.3:3；步骤2)中所述金属氯化物与硫化硅的重量比为5～10:1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的金属热还原反应的温度为500～900℃，时间为2～12小时。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述固态电解质用量是纳米硅质量的5％～25％；所述固态电解质为硫化锂和硫化磷混合物，硫化锂和硫化磷的摩尔比为0.5-0.9-0.5-0.1。

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述球磨是指采用震荡球磨，频率为15～25Hz，时间为1～5。

9.一种权利要求1-8任一项所述方法制备的纳米硅基材料，其特征在于，所述纳米硅基材料由硅纳米颗粒和纳米结构的硫化物固态电解质组成，固态电解质均匀包覆于硅颗粒表面，形成核壳结构，所述硫化物固态电解质，分子式xLi₂S(1–x)P₂S₅，其中0.5≤x≤0.9，所述硫化物固态电解质为非晶态。

10.一种权利要求1-8任一项所述方法制备的纳米硅基材料在锂电池方面的应用。