[发明专利]一种硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法

权利要求书

1.一种硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将硅灰经去离子水清洗，然后置于酸性溶液中并在搅拌条件下浸泡预处理1～300min，去离子水洗涤至洗涤液为中性，固液分离并烘干得到预处理硅灰；

(2)将步骤(1)硅灰和碳材料混合均匀得到硅灰/碳混合材料，将金属催化剂加入到硅灰/碳混合材料中，在不同气体氛围下球磨1～600min得到硅灰/碳/金属催化剂混合粉；

(3)将步骤(2)硅灰/碳/金属催化剂混合粉或与添加剂混合均匀后压制成片，在温度为400～1200℃、保护气或空气氛围焙烧0.5～10h得到硅/碳/金属催化剂复合材料粉体或硅/碳/金属催化剂复合材料；其中添加剂为粘结剂和/或造孔剂；

(4)将步骤(3)硅/碳/金属催化剂复合材料粉体或硅/碳/金属催化剂复合材料制备的电极作为阴极，石墨为阳极，在保护气体氛围下的熔盐电解质体系内恒电压电解0.5～20h得到电解阴极，电解阴极冷却后清洗除去熔盐电解质即得具有纳米硅合金结构的硅碳负极材料，或采用酸性溶液去除硅碳负极材料中的金属化合物得到具有纳米多孔硅结构的硅碳负极材料。

2.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(1)酸性溶液与硅灰的液固比mL:g不小于3:1，浸泡预处理的温度为20～100℃。

3.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(1)酸性溶液为HCl、H₂SO₄、HNO₃、HF中的一种或多种，酸性溶液的浓度为0.01～10mol/L。

4.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(2)硅灰和碳材料的质量比为0.01～100:1，碳材料为葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖、山梨糖、柠檬酸、淀粉、聚乙烯、聚丙烯、纤维素、石墨、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、芳香烃、芳香族脂类、石油沥青或煤沥青；金属催化剂为金属或金属的氧化物，金属为Ca、K、Na、Mg、Al、Ni、Cu、Ag、Ti、Li、Fe或Sn。

5.根据权利要求4所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(2)金属催化剂占硅灰/碳/金属催化剂混合粉质量的0.1％～50％。

6.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(3)粘结剂为PMMA、PVP、PEG或PVA，造孔剂为淀粉、碳酸氢铵、尿素、CaO或CaCl₂。

7.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(3)添加剂的加入量为硅灰/碳/金属催化剂混合粉的0.1～10wt.％。

8.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)的保护气为氮气或氩气。

9.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(4)熔盐电解质为SrCl₂、MgCl₂、CaCl₂、AlCl₃、LiCl、NaCl、KCl中的一种或多种，保护气体为氮气、氩气或二氧化碳，恒电压为1.0～3.0V。

10.根据权利要求1所述硅灰制备锂离子电池硅碳负极材料的方法，其特征在于：步骤(4)酸性溶液为HCl、H₂SO₄、HNO₃、HF中的一种或多种，酸性溶液的浓度为0.01～10mol/L。