[发明专利]含硅复合物及其制备方法、各自包括其的碳复合物、电极、锂电池和设备

说明书

本发明涉及含硅复合物及其制备方法、各自包括其的碳复合物、电极、锂电池和设备。多孔硅复合物包括：包括多孔硅复合二次颗粒的多孔芯；和设置在所述多孔芯的表面上并且包围所述多孔芯的壳，其中所述多孔硅复合二次颗粒包括硅复合一次颗粒的聚集体，所述硅复合一次颗粒各自包括硅、在所述硅的表面上的硅低价氧化物、和在所述硅低价氧化物的表面上的第一石墨烯，其中所述壳包括第二石墨烯，并且所述第一石墨烯和所述第二石墨烯的至少一种包括选自氮、磷和硫的至少一种元素。

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2018年1月3日提交的韩国专利申请No.10-2018-0000905和于2018年12月11日提交的韩国专利申请No.10-2018-159039的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，将其内容通过引用全部引入本文中。

技术领域

本公开内容涉及含硅复合物、包括所述含硅复合物的碳复合物、以及各自包括所述含硅复合物的电极、锂电池和电子设备(器件)。

背景技术

硅具有4,200毫安时/克(mAh/g)的理论容量和相对低的成本，并且因此已被考虑用作锂离子电池中的负极材料。然而，由于在电池的放电期间产生Li_4.4Si合金，硅可经历大的体积膨胀，并且因此在电极中产生电隔离的(孤立的)活性材料。此外，活性材料的比表面积的增加可加速电解质分解反应。因此，开发能够抑制硅的体积膨胀和随后的硅粉碎的结构体将是有益的。

发明内容

提供含硅复合物。

提供包括所述含硅复合物和碳质材料的碳复合物。

提供包括所述含硅复合物或所述碳复合物的电极。

提供包括电极的锂电池，所述电极包括所述含硅复合物或包括包含所述含硅复合物和碳质材料的碳复合物。

提供包括所述含硅复合物或包括包含所述含硅复合物和碳质材料的碳复合物的场发射设备。

提供包括所述含硅复合物或包括包含所述含硅复合物和碳质材料的碳复合物的生物传感器。

提供包括所述含硅复合物或包括包含所述含硅复合物和碳质材料的碳复合物的半导体设备。

提供包括所述含硅复合物或包括包含所述含硅复合物和碳质材料的碳复合物的热电设备。

另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实践而获知。

根据一种实施方式的方面，含硅复合物包括：包括多孔硅复合二次颗粒的多孔芯；和在所述多孔芯的表面上并且包围所述多孔芯的壳，

其中所述多孔硅复合二次颗粒包括硅复合一次颗粒的聚集体，所述硅复合一次颗粒各自包括：

硅，

在所述硅的表面上的硅低价氧化物，和

在所述硅低价氧化物的表面上的第一石墨烯，

其中所述壳包括第二石墨烯，以及

其中所述第一石墨烯和所述第二石墨烯的至少一种包括选自氮(N)、磷(P)和硫(S)的至少一种元素。

根据另一实施方式的方面，制备含硅复合物的方法包括：

提供多孔硅二次颗粒；

将氮前体、磷前体或硫前体的至少一种和碳源气体供应至所述多孔硅二次颗粒；以及

热处理所述多孔硅二次颗粒以制备所述含硅复合物。

根据另一实施方式的方面，碳复合物包括所述含硅复合物和碳质材料。