[发明专利]硅-碳纳米管及硅-碳纳米管复合膜的制备方法、设备、硅-碳纳米管复合膜及锂电池

权利要求书

1.一种硅-碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括：

提供硅悬浮颗粒和气态的碳纳米管前驱体，所述碳纳米管前驱体包含碳源、催化剂及促进剂；

在目标温度下促使所述硅悬浮颗粒和气态的所述碳纳米管前驱体形成硅-碳纳米管；

所述提供硅悬浮颗粒包括：

提供硅粉并搅拌；以及

通入载气，使所述硅粉在所述载气的带动下形成所述硅悬浮颗粒；

所述碳源为液态碳源或气态碳源；

及/或，所述促进剂为含硫的气体、液体或固体；

及/或，所述催化剂为二茂铁、乙酰丙酮铁或五羰基铁中的至少一种。

2.如权利要求1所述的硅-碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述在目标温度下促使所述硅悬浮颗粒和气态的所述碳纳米管前驱体形成硅-碳纳米管包括：

在目标温度下汽化裂解的所述催化剂；

汽化裂解后的所述催化剂促进所述碳源生长为碳纳米管并附着于所述硅悬浮颗粒表面以形成硅-碳纳米管。

3.如权利要求1所述的硅-碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述液态碳源为甲醇、苯、甲苯及乙醇中的一种或几种的混合物，所述气态碳源包括甲烷、乙炔及乙烯中的一种或几种的混合气体；

所述促进剂包括噻吩、单质硫、硫脲或硫化氢中的至少一种。

4.如权利要求1所述的硅-碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管前驱体中碳、铁、硫的摩尔比为200 : (0.1~1) :(0.2~2)。

5.如权利要求1所述的硅-碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述硅粉的粒径在50 nm~10 μm之间，所述硅粉包含纳米硅、微米硅、氧化亚硅、以及表面进行碳包覆或氧化物包覆的硅颗粒中的至少一种。

6.如权利要求1所述的硅-碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述载气为氢气和氩气的混合气体，氢气与氩气的体积比为2：1至8：1。

7.如权利要求1所述的硅-碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述目标温度为1100 ℃~1250 ℃。

8.一种硅-碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1-7任一项所述的制备方法形成絮状硅-碳纳米管；

卷绕收集所述絮状硅-碳纳米管以形成硅-碳纳米管复合膜。

9.如权利要求8所述的硅-碳纳米管复合膜的制备方法，其特征在于，所述硅-碳纳米管复合膜中硅的质量比重为0~60%。

10.一种硅-碳纳米管复合膜，其特征在于，所述硅-碳纳米管复合膜由权利要求8-9任一项所述的制备方法制得。

11.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池的负极由权利要求1-7任一项所述的制备方法制成的硅-碳纳米管或权利要求8~10任一项所述的硅-碳纳米管复合膜制成。