[发明专利]一种高分散的硅碳固溶胶、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种高分散的硅碳固溶胶，其特征在于：其以硅为分散质，碳为分散介质，硅被连续的碳层所包覆或者填埋在连续的碳相中，所述硅至少在某一维度上的尺寸小于80 nm，所述高分散的硅碳固溶胶中硅的质量百分比为5％～90％。

2.根据权利要求1所述的高分散的硅碳固溶胶，其特征在于：所述硅为纳米颗粒、一维纳米线、二维纳米片中的至少一种；所述高分散的硅碳固溶胶的形貌形态为纳米颗粒、微米颗粒、棒、棒束中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高分散的硅碳固溶胶，其特征在于：所述硅在其中一个维度上的尺寸介于3至60 nm之间。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的高分散的硅碳固溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备金属碳化物M1C和金属硅化物M2Si的固态复合物电极；

（2）将M1C和M2Si的固态复合物电极，以包含碱金属卤化物或者碱土金属卤化物或者碱金属卤化物与碱土金属卤化物的混合物的熔盐为电解液，在300-750 ℃条件下进行阳极极化，使M1C和M2Si中的金属M1和M2溶出；

（3）依次重复步骤（1）和步骤（2）若干次，取出目标电极，除去残留熔盐，即得到所述高分散的硅碳固溶胶。

5.根据权利要求4所述的高分散的硅碳固溶胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，制备金属碳化物M1C和金属硅化物M2Si的固态复合物电极的方法为以下i-vi中的任意一种：

（i）将M1C与M2Si混合后成型，将成型体与导电集流体复合制备成固态复合物电极；

（ii）将M1C与Si混合后成型，将成型体再在含有金属M2卤化物的熔盐中，在300-950℃条件下进行阴极极化，使Si发生与M2离子的化合反应，得到M1C和M2Si的固态复合物电极；

（iii）C与M2Si混合后成型，将成型体再在含有金属M1卤化物的熔盐中，在300-950℃条件下进行阴极极化，使C发生与M1离子的化合反应，得到M1C和M2Si的固态复合物电极；

（iv）M1C与Si混合后再与M2化合后成型，将成型体与导电集流体复合制备成固态复合物电极；

（v）C与M2Si混合后再与M1化合后成型，将成型体与导电集流体复合制备成固态复合物电极；

（vi）C与Si混合后再与M化合后成型，将成型体与导电集流体复合制备成固态复合物电极；或者将C与Si混合后，将成型体再在含有金属M卤化物的熔盐中，在300-950℃条件下进行阴极极化，使C、Si分别发生与M离子的化合反应，得到MC和MSi的固态复合物电极，其中M为M1和/或M2。

6.根据权利要求5所述的高分散的硅碳固溶胶的制备方法，其特征在于：所述方法（ii-iii）、（vi）中，阴极极化时，阳极为石墨或相应的金属M1、M2的单质或合金，阴极极化时控制阴极电势相对于金属M1、M2的析出电势为0-0.3V，或者采用恒电流极化方式时，极化电流为0.1-10A/g 。

7.根据权利要求5所述的高分散的硅碳固溶胶的制备方法，其特征在于：所述方法（i-vi）中，成型体通过以下制备方式得到：将混合均匀的目标物质直接或与添加剂混合后制备成多孔体，所述添加剂为导电金属粉末、碳材料粉末、IIIA-VIA族元素的单质或者化合物和所述熔盐介质的固体组份中的任意一种；所述方法（i）、（iv-vi）中，导电集流体为镍、铁、钛、钼、钨中的一种或者含有其中任意一种元素的合金。

8.根据权利要求4所述的高分散的硅碳固溶胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）至（3）中，金属M1为Li、Ca、Ba、Sr中的至少一种；所述金属M2为Li、Mg、Ca、Ba、Sr、稀土中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的高分散的硅碳固溶胶的制备方法，其特征在于：所述C包括石墨、无定形碳、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯中的至少一种；所述Si为硅单质或者掺杂硅。