[发明专利]一种三元掺杂的硅基复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种三元掺杂的硅基复合负极材料，包括硅、硅氧化物、掺杂物及硅酸盐、碳包覆层，其中第一掺杂元素为镁、锌中的至少一种，第二掺杂元素为锗，第三掺杂元素为锂；

所述三元掺杂的硅基复合负极材料中，硅原子与所述第一掺杂元素的原子，第二掺杂元素的原子和第三掺杂元素的原子的数量比为57-65:12-15:3-3.6:18-22；

所述硅基复合负极材料通过包括以下步骤的制备方法制得：

(1)将硅基材料和第一掺杂元素的化合物加入反应器中，在真空条件或者惰性气氛中加热800-1000℃下保温，冷凝沉积后得到第一元素掺杂的硅基复合物；

(2)将上述第一元素掺杂的硅基复合物和第二掺杂元素的单质物料破碎，然后进行碳包覆，得到第一掺杂元素与第二掺杂元素共掺杂的碳包覆的硅基复合物；

(3)将第三掺杂元素的化合物与步骤(2)得到的碳包覆的硅基复合物加入反应器中物理混合，置于真空条件或惰性气氛中，缓慢升温，升高温度至400-600 ℃保温得到三元掺杂的硅基复合材料；所述缓慢升温的加热速率为2-3 ℃/min；

所述第一掺杂元素的化合物是指镁、锌的氧化物和/或氢氧化物；所述第三掺杂元素的化合物为氢化锂。

2.如权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅是纳米硅，是从硅氧化物中原位生成得到的；所述硅氧化物表示为SiO_x，其中0x2，x数值为平均数值。

3.如权利要求2所述的硅基复合负极材料，其特征在于0.8≤x≤1.6。

4.如权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述碳包覆层是固相包覆法、液相包覆法或化学气相沉积法裂解产生的无定形碳包覆层。

5.如权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基复合材料的中值粒径为0.1-100 µm。

6.如权利要求5所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基复合材料的中值粒径为1-10 µm。

7.如权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，步骤(1)中真空条件下真空度为0.1-100 Pa，加热温度为800-1000 ℃的条件下保温15-30 h；所述惰性气体为Ar和He中的一种或多种组合。

8.权利要求1-7任一项所述硅基复合负极材料在制备锂离子电池中的应用。