[发明专利]一种硅碳复合材料及其制备方法和新型碳材料

说明书

本发明涉及硅碳复合材料技术领域，具体而言，涉及一种硅碳复合材料及其制备方法和新型碳材料。本发明中的硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：将镁粉、含硅氧键的物质和无机盐的混合物在二氧化碳气氛中进行热处理。本发明创造性地把硅氧键原材料的镁热反应和二氧化碳的镁热反应同步进行，只需一步就可以得到纳米级混合的硅碳复合材料。并且将所述硅碳复合材料经过氢氟酸处理得到新型碳材料。

技术领域

本发明涉及硅碳复合材料技术领域，具体而言，涉及一种硅碳复合材料及其制备方法和新型碳材料。

背景技术

锂离子电池具有电压平台高，比能量大，循环寿命长等特点，被广泛应用于数码产品、电动工具等领域。随着科技的不断进步，小型化，轻量化，节能环保成为各类产品发展的趋势。因此，高能量锂离子电池的开发和应用也成为人们关注的焦点。

开发高比容量、低电压平台的负极材料是提升电池能量密度的主要途径之一。目前，锂离子电池的负极材料主要是石墨材料，但是石墨材料存在理论比容低的问题而不能满足高比容锂离子电池的需求。硅的理论比容量很高，但是硅的导电性差，充放电过程中材料的极化现象仍然比较严重。碳材料在充放电过程中体积变化小，循环稳定性较好。硅和碳的化学性质相近，又能紧密结合，因此，制备具有优异性能的硅碳复合材料作为锂电池负极材料成为研究的焦点。

目前各种结构的硅碳复合材料的制备方法存在以下问题：制备步骤多，过程复杂，成本高；硅和碳的混合不够均匀；原材料种类多，要求较高的纯度；都是单一的镁热反应。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将镁粉、含硅氧键的物质和无机盐的混合物在二氧化碳气氛中进行热处理。

本发明创造性地把硅氧键原材料的镁热反应和二氧化碳的镁热反应同步进行，只需一步就可以得到纳米级混合的硅碳复合材料。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及所述的硅碳复合材料的制备方法制备得到的硅碳复合材料。

本发明的硅碳复合材料硅碳均匀混合的纳米级复合材料。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种新型碳材料，由所述的硅碳复合材料经过氢氟酸处理得到。

与镁与二氧化碳反应生成的碳材料相比，本发明生成的碳材料具有不同的X射线衍射峰特征峰和不同的形貌。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明一种硅碳复合材料的制备方法，将镁粉、含硅氧键的物质和无机盐的混合物在二氧化碳气氛中进行热处理，该方法把硅氧键原材料的镁热反应和二氧化碳的镁热反应同步进行，只需一步就可以得到纳米级混合的硅碳复合材料，碳源为二氧化碳气氛，无需高分子有机物碳源。

(2)本发明进一步将得到的硅碳复合材料用氢氟酸进行处理得到新型的碳材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中硅碳复合材料的TEM图；

图2为本发明实施例1中硅碳复合材料的拉曼图；

图3为本发明实施例6中新型碳材料的XRD图；

图4为发明实施例6中新型碳材料的拉曼图；

图5为发明实施例6中新型碳材料的TEM图。