[发明专利]一种超细纳米硅/碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种超细纳米硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，采用超细纳米硅基浆料、高温石油沥青和聚乙烯吡咯烷酮均匀混合后，得到混合料，用乙醇稀释所得混合料得到混合浆料，所得混合浆料经喷雾造粒得到黑色粉末；将所得黑色粉末经高温煅烧后与高温石油沥青混合均匀，得到混合物；惰性气氛中，将所得混合物经低温焙烧，得到固体产物，再将所得固体产物破碎后经高温焙烧，再经粉碎过筛得到超细纳米硅/碳复合材料；

所述超细纳米硅基浆料的制备方法包括：

1）以硅基材料和有机聚合物作为蒸发料，以石英玻璃为衬底，采用电子束蒸发系统，在衬底上交替蒸镀硅基材料和用于脱离层材料的有机聚合物，在衬底上制得硅基材料/有机聚合物的周期叠层薄膜；其中，调节电子束蒸发功率和叠层周期数，得到不同厚度和层数的硅基材料/有机聚合物的周期叠层薄膜；

2）先采用超声处理，将所得硅基/有机聚合物的周期叠层薄膜破碎分散于酒精中，得到混合浆料，将所得混合浆料稀释配制成研磨浆料，将所得研磨浆料进行湿法研磨，得到超细纳米硅基浆料；

所述超细纳米硅基浆料中，所含超细纳米硅基材料的D50为10~100nm；

所述低温焙烧的温度为350~500℃，时间为3~4h，高温焙烧的温度为900~1100℃，时间为2~3h。

2.根据权利要求1所述的超细纳米硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，硅基材料为本征Si、掺杂的n型Si颗粒、p型Si颗粒或SiO颗粒，有机聚合物为聚乙烯基乙醇、聚乙烯氧化物、甲基丙基羟基纤维素或丙烯酸树脂。

3.根据权利要求1所述的超细纳米硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所得硅基材料/有机聚合物的周期叠层薄膜中，硅基材料的层厚度为10~100nm，有机聚合物的层厚度为10~30nm，所得硅基材料/有机脱离层的周期叠层薄膜的厚度为4~400μm。

4.根据权利要求1所述的超细纳米硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，超细纳米硅基浆料、高温石油沥青和聚乙烯吡咯烷酮的混合重量比例为100:10~40:5~20；

所得混合浆料的固含量为5%~6%。

5.根据权利要求1所述的超细纳米硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，高温煅烧的温度为850~1100℃，时间为1~3h。

6.根据权利要求1所述的超细纳米硅/碳复合材料的制备方法，其特征在于，高温煅烧后的黑色粉末与高温石油沥青的重量混合比例为100:10~20。

7.采用权利要求1~6任意一项所述制备方法制得的超细纳米硅/碳复合材料，其特征在于，所述超细纳米硅/碳复合材料的D50为8~15μm。

8.权利要求7所述的超细纳米硅/碳复合材料作为电池硅基复合负极材料的应用。