[发明专利]硅碳负极材料及其制备方法、应用和制得的锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将中值粒径为1～10μm的氧化亚硅与气态碳源进行气相沉积反应；

(2)通入混合气体进行氧化反应后，在惰性气氛的条件下冷却；所述混合气体包含氧化性气体，所述氧化性气体占所述混合气体的体积比为1～90％；

所述硅碳负极材料中的碳含量为1～10wt％，所述硅碳负极材料的碳含量为所述气态碳源的碳含量与总质量之比，所述总质量为所述气态碳源的碳含量与所述氧化亚硅的质量之和，所述气态碳源的碳含量为所述气态碳源的分子量、所述气态碳源的流量、所述气相沉积反应的时间与所述气态碳源的残炭值的乘积；

所述氧化亚硅的纯度大于99.9％；

步骤(2)中，所述混合气体通入的时间为2～10小时；

所述氧化反应用于调控硅碳负极材料表面的孔结构。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化亚硅的中值粒径为3～10μm；和/或，步骤(1)中，所述氧化亚硅为经粉碎得到；

和/或，步骤(1)中，所述气态碳源为C1～C5烷烃、C1～C5烯烃、C1～C5炔烃及其衍生物中的一种或多种；

和/或，步骤(1)中，所述气相沉积反应是在卧式加热反应器进行。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化亚硅的中值粒径为5μm或者8μm。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述粉碎的方式为球磨粉碎和/或气流粉碎。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述气态碳源为甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙醇和丙酮中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述气态碳源为乙炔和/或丙酮。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述气相沉积反应是在气相沉积炉进行。

8.如权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述气相沉积反应按下述步骤进行：在持续通入惰性气氛的条件下，加热所述氧化亚硅后，通入所述气态碳源进行气相沉积反应后，冷却即可。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积反应的过程中，所述惰性气氛为氮气气氛和/或稀有气体的气氛；

和/或，所述气相沉积反应的过程中，所述惰性气氛的流速为10～100sccm；

和/或，所述气相沉积反应的过程中，所述加热的速率为1～10℃/min；

和/或，所述气相沉积反应的过程中，所述加热后的温度为600～1000℃；

和/或，所述气相沉积反应的过程中，所述冷却后的温度为400～550℃；

和/或，所述气相沉积反应的过程中，所述气态碳源的体积比为5～40％；体积比为气态碳源占总气体的体积比，总气体为气态碳源与惰性气氛的体积之和。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积反应的过程中，所述稀有气体为氩气。

11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积反应的过程中，所述惰性气氛的流速为50sccm。

12.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积反应的过程中，所述加热的速率为5℃/min。

13.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积反应的过程中，所述加热后的温度为800℃。

14.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积反应的过程中，所述冷却后的温度为400℃、500℃或550℃。