[发明专利]一种海胆状硅碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种海胆状硅碳复合材料，其特征在于，包括硅纳米材料及包裹所述硅纳米材料的杂化碳笼；

所述杂化碳笼包括有机碳笼和掺杂在所述有机碳笼上的导电纳米材料。

2.根据权利要求1所述的海胆状硅碳复合材料，其特征在于，所述海胆状硅碳复合材料中硅纳米材料的质量含量为5～99％。

3.权利要求1～2任一项所述的海胆状硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将硅纳米材料、杂化碳笼材料和溶剂混合，得到分散液；

将所述分散液进行喷雾干燥，得到硅碳前驱体；

将所述硅碳前驱体进行退火，得到所述海胆状硅碳复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述杂化碳笼材料包括二茂铁、葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、壳聚糖、柠檬酸、尿素、抗坏血酸、淀粉、蛋白质、明胶、阿拉伯胶、海藻酸盐、纤维素、酚醛树脂、聚偏二氟乙烯、聚氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酯、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚苯乙烯、石墨烯类材料、碳纤维、碳纳米管、碳量子点和石墨中的至少两种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯类材料包括石墨烯、氧化石墨烯和掺杂石墨烯中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅纳米材料包括纳米硅。

7.根据权利要求3～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硅纳米材料和杂化碳笼材料的质量比为(20～30)：(70～80)。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的温度为120～220℃。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为100～1000℃，保温时间为0.5～12h；升温至退火的温度的速率为1～3000℃/min；所述退火在不含氧气的气氛下进行。

10.权利要求1～2任一项所述的海胆状硅碳复合材料或权利要求3～9任一项所述的制备方法得到的海胆状硅碳复合材料作为负极活性材料在锂离子电池中的应用。