[发明专利]一种高压实硅碳复合负极材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，包括硅碳复合颗粒和碳组分a；碳组分a为大尺寸石墨，其粒径为10-25μm；

所述的硅碳复合颗粒包括无定型碳基底以及复合在基底中的小粒径碳颗粒b和低含氧多孔硅颗粒；小粒径碳颗粒b为小尺寸石墨，其粒径为3-6μm；

所述的低含氧多孔硅颗粒包括内核以及复合在内核表面的外壳；其中，内核为局域非晶化的低含氧多孔结构硅SiOy；外壳为薄碳包覆层；其中，0y1；所述的薄碳包覆层的厚度不高于100nm；且内核和/或外壳材料中掺杂有非金属元素E；所述的非金属元素E为硼、氮、磷、硫中的至少一种；

所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料通过以下步骤制备：

步骤(1)：低含氧多孔硅颗粒制备：

步骤(1.1)：通过化学气相沉积在SiO颗粒的表面形成薄碳包覆层，制得薄层碳包裹的一氧化硅微粒；化学气相沉积的工艺为：以乙炔或甲烷为原料气，氢气或氩气为载气，原料气流量50-300mL/min，载气流量10-100mL/min；沉积温度在550-900℃；

步骤(1.2)：将包含薄层碳包裹的一氧化硅微粒、金属M、复配盐、非金属元素E源在内的原料混合造粒，得到复合前驱体；所述的复配盐包括两种及以上的碱金属和/或碱土金属中的稳定性盐；且所述的复配盐的共熔温度为200-600℃；所述的金属M为能还原SiO的金属；所述的复配盐选自锂、钠、钾、镁、钙的氟化盐、氯化盐、硝酸盐、硫酸盐中的至少两种；所述的非金属元素E源为非金属元素E单质或者化合物；所述的非金属元素E的元素为硼、氮、磷、硫中的至少一种；原料中，所述的薄层碳包裹的一氧化硅微粒、金属M、非金属元素E源、复配盐的质量比为1:(0.1-0.5):(0.01-0.1):(0.5-2)；

步骤(1.3)：将复合前驱体在惰性气氛下进行烧结反应，随后经洗涤，得所述的低含氧多孔硅颗粒；烧结的温度为500-800℃；

步骤(2)：硅碳复合颗粒制备：

将步骤(1)合成的低含氧多孔硅颗粒、小粒径碳颗粒b、碳质粘结剂与溶剂混合造粒获得硅碳前驱体，随后经碳化处理，制得所述的硅碳复合颗粒；

步骤(3)：硅碳复合材料制备

将步骤(2)制得的硅碳复合颗粒和碳组分a混合，获得所述的硅碳复合材料。

2.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，

所述的低含氧多孔硅颗粒中，非金属元素E的含量为0.1-5 wt%。

3.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的y为0.01~0.8。

4.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的薄碳包覆层的厚度为5-100 nm。

5.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的低含氧多孔硅颗粒为微米或亚微米级。

6.如权利要求5所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的低含氧多孔硅颗粒为100 nm-30μm。

7.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的低含氧多孔硅颗粒具有多孔结构，比表面积10-100 m2/g，平均孔径为2-50 nm。

8.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的硅碳复合颗粒中，小粒径碳颗粒、无定型碳和低含氧多孔硅颗粒的质量比为1：（0.1~10）：（0.1~100）。

9.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料中，碳组分a的粒径为12-18μm。

10.如权利要求1所述的基于低含氧多孔硅的硅碳复合材料，其特征在于，所述的硅碳复合颗粒的粒径小于碳组分a。