[发明专利]硅氧碳复合材料、制备方法及锂电池材料

权利要求书

1.一种硅氧碳复合材料，其特征在于：所述硅氧碳复合材料为硅@碳@氧化硅@碳复合物，所述硅@碳@氧化硅@碳复合物以纳米硅为内核，所述纳米硅的外周依次包覆三层包覆层，所述三层包覆层依次为第一碳包覆层、氧化硅层和第二碳包覆层，所述第一碳包覆层作为外壳包覆于所述纳米硅外周，所述氧化硅包覆于所述第一碳包覆层外周，所述第二碳包覆层包覆于所述氧化硅层外周；所述氧化硅层设置通孔。

2.根据权利要求1所述的硅氧碳复合材料，其特征在于：所述氧化硅层为一体结构。

3.根据权利要求1所述的硅氧碳复合材料，其特征在于：所述第一碳包覆层包括无定型碳和/或碳纳米管；所述第二碳包覆层包括无定型碳。

4.根据权利要求1所述的硅氧碳复合材料，其特征在于：所述纳米硅的中值粒径为50-150nm，所述硅@碳@氧化硅@碳复合物的粒径为200-500nm，所述氧化硅层通孔的直径为硅@碳@氧化硅@碳复合物粒径的4%-20%。

5.一种权利要求1所述的硅氧碳复合材料的制备方法，其特征在于具体过程为：

步骤S1：以纳米硅、第一碳源和正硅酸四丁酯为前驱体，采用氨水作催化剂，反应得到硅@碳@氧化硅复合物；

步骤S2：将步骤S1得到的硅@碳@氧化硅复合物和第二碳源混合并于高温煅烧形成硅@碳@氧化硅@碳复合物；

步骤S3：将步骤S2得到的硅@碳@氧化硅@碳复合物与氟化氢溶液反应，得到氧化硅层具有通孔结构的硅@碳@氧化硅@碳复合物。

6.根据权利要求5所述的硅氧碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述第一碳源为聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或羟基化碳纳米管中的一种或几种的混合；所述第二碳源为葡萄糖、蔗糖、柠檬酸或沥青中的一种或几种的混合。

7.根据权利要求5所述的硅氧碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度为500-1000℃，煅烧时间为5-12h；煅烧氛围为惰性气体，该惰性气体为氮气、氩气或氩气/氢气混合气体；所述硅@碳@氧化硅复合物和第二碳源混合的质量比为9:1-1:1。

8.根据权利要求5所述的硅氧碳复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将第一碳源分散于水中，搅拌，加入乙醇，搅拌均匀后加入纳米硅和浓度为30wt%的氨水，继续搅拌，再加入正硅酸四丁酯，搅拌反应1-24h，得到硅@碳@氧化硅复合物；

步骤S2：将步骤S1得到的硅@碳@氧化硅复合物和第二碳源湿法球磨，于60℃真空干燥后，在惰性气氛下于500-1000℃煅烧5-12h，得到硅@碳@氧化硅@碳复合物；

步骤S3：将步骤S2得到的硅@碳@氧化硅@碳复合物浸泡在浓度为5wt%-30wt%的氟化氢溶液中，搅拌0.5-5h，用砂芯漏斗进行抽滤、洗涤至中性，于80℃真空干燥，得到氧化硅层具有通孔结构的硅@碳@氧化硅@碳复合物。

9.根据权利要求8所述的硅氧碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述第一碳源与纳米硅的质量比为1:1-1:10；所述第一碳源高温煅烧后的产物包括无定型碳和/或碳纳米管；所述乙醇与水溶液中乙醇与水的体积比为9:1-1:1。

10.一种锂电池材料，其特征在于：该锂电池材料采用权利要求1-5中任意一项所述的硅氧碳复合材料作为负极材料。