[发明专利]一种高性能硅基复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高性能硅基复合材料，其特征在于，所述高性能硅基复合材料中包括锂元素和导电物质；

所述锂元素占高性能硅基复合材料总质量的0％-20％；所述导电物质占高性能硅基复合材料总质量的0.1％-20％；

所述高性能硅基复合材料的微观结构为多相弥散结构；所述多相弥散结构由气态原料均匀混合得到；所述气态原料包括：气态的硅源材料、气态的锂源材料和气态的导电物质；

所述高性能硅基复合材料的粒径D50在1nm-100μm，比表面积在0.5m²/g-40m²/g之间。

2.根据权利要求1所述的高性能硅基复合材料，其特征在于，所述气态的硅源材料包括：气化的硅粉和/或气化的二氧化硅；

所述气态的锂源材料包括：气化的无机锂源和/或气化的有机锂源；

所述气态的导电物质包括：气化的导电聚合物和/或气化的导电非金属单质。

3.根据权利要求1所述的高性能硅基复合材料，其特征在于，所述硅源材料包括：硅粉和/或二氧化硅粉；

所述导电物质包括：导电聚合物和/或导电非金属单质；

所述导电聚合物是由具有共轭π键和/或得失电子能力强的原子或基团,经化学或电化学掺杂后的高分子聚合物，具备达到半导体或导体电导率的一类高分子材料，具体包括：聚乙炔，聚环氧乙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚苯乙烯、1,8-二氨基萘、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯撑或聚苯胺中的一种或多种；

所述导电非金属单质包括：石墨烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、导电炭黑或导电碳纤维中的一种或多种；

所述锂源材料包括：有机锂源和/或无机锂源；

所述有机锂源包括：丁基锂和/或苯基锂；

所述无机锂源包括：碳酸锂、氮化锂、磷酸锂、锰酸锂或金属锂中的一种或多种。

4.一种上述权利要求1-3任一所述的高性能硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将原料硅源材料和锂源材料按比例混合均匀，放入第一炉腔内,抽真空至60Pa-190Pa，在1000℃-2000℃之间加热，保温0.5小时-4小时，得到第一气源；

将所述第一气源引入到第二炉腔内；

将含导电物质的浆料通过雾化器进行雾化，得到呈雾状的第二气源，将第二气源喷射入所述第二炉腔内，使所述第一气源和所述第二气源混合得到混合气体；

将所述混合气体在不锈钢衬底上冷却沉积，对沉积的物料进行粉碎和筛分后，得到高性能硅基复合材料；

所述锂源材料中的锂元素占高性能硅基复合材料总质量的0％-20％；所述导电物质占高性能硅基复合材料总质量的0.1％-20％。

5.根据权利要求4所述的高性能硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅源材料包括：硅粉和/或二氧化硅粉；

所述导电物质包括：导电聚合物和/或导电非金属单质；

所述导电聚合物是由具有共轭π键和/或得失电子能力强的原子或基团,经化学或电化学掺杂后的高分子聚合物，具备达到半导体或导体电导率的高分子材料，具体包括：聚乙炔、聚环氧乙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚苯乙烯、1,8-二氨基萘、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯撑或聚苯胺中的一种或多种；

所述导电非金属单质包括：石墨烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、导电炭黑或导电碳纤维中的一种或多种；

所述锂源材料包括：有机锂源和/或无机锂源；所述有机锂源包括：丁基锂和/或苯基锂；所述无机锂源包括：碳酸锂、氮化锂、磷酸锂、锰酸锂或金属锂中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的高性能硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述含导电物质的浆料由所述导电物质和有机溶剂混合得到；

所述有机溶剂包括：甲苯、丙酮、异丙醇、四氢呋喃、乙酸、环戊基甲醚、二甲基甲酰胺、环丁砜、柠檬烯或γ-戊内酯中的一种或多种。

7.根据权利要求4所述的高性能硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述通过雾化器进行雾化的雾化方法包括：压力雾化、转盘雾化或声波雾化中的一种。