[发明专利]液态硅烷制备硅碳复合材料的方法、硅碳复合材料和应用

权利要求书

1.一种液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，至少包括如下操作步骤：

S1)、将多孔碳原料放置到反应釜中，在真空环境下，向所述反应釜中通入由对溶液进行加热后形成的蒸汽，在加热条件下，实现在所述多孔碳颗粒上的液态硅烷沉积，得到硅碳前驱体材料；其中，所述溶液由聚碳硅烷、有机催化剂以及有机溶剂混合而成；

S2)、在露点≤-20℃的环境下，将上述步骤S1)得到的硅碳前驱体材料转移到气相沉积炉中，在加热条件下，向所述气相沉积炉中通入呈气化状态的有机金属化合物，在所述硅碳前驱体材料上进行气相沉积；

S3)、得到作为所述硅碳复合材料的金属掺杂无定形碳包覆硅碳复合材料。

2.根据权利要求1所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，在所述溶液中，聚碳硅烷：有机催化剂：有机溶剂的质量比范围为100:1-50:500-1000，优选为100:1-20:500-1000，更优选为100:1-10:500-1000；将所述聚碳硅烷和有机催化剂添加到有机溶剂中分散均匀后得到所述溶液。

3.根据权利要求1或2所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，所述有机催化剂选自乙基二茂铁，2,2-双(乙基二茂铁基)丙烷，双环戊二烯合铁中的任意一种或几种的混合；和/或，所述有机溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、甲苯中的任意一种或几种的混合。

4.根据权利要求1所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，在所述步骤S1),对所述反应釜抽真空至不高于0.1Torr，然后向所述反应釜中通入由对溶液进行加热后形成的蒸汽，加热至250-500℃的温度条件下，实现在所述多孔碳颗粒上的液态硅烷沉积。

5.根据权利要求1或4所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，所述多孔碳原料的孔径分布范围为5-20nm，和/或其比表面积范围为300-800m²/g，和/或其孔隙率范围为50-80％。

6.根据权利要求1所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，在所述步骤S2)中，在露点≤-50℃环境下，将上述步骤S1)得到的硅碳前驱体材料转移到气相沉积炉中，加热至200-300℃的温度条件下，向所述气相沉积炉中通入呈气化状态的有机金属化合物。

7.根据权利要求1或6所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，所述有机金属化合物选自二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸铜、二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫代磷酸铈中的任意一种或几种的混合。

8.根据权利要求7所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法，其特征在于，将所述有机金属化合物加热至500-1000℃进行气化，得到呈气化状态的有机金属化合物。

9.一种硅碳复合材料，其特征在于，采用如权利要求1-8之一所述液态硅烷制备硅碳复合材料的方法得到。

10.一种根据权利要求9所述硅碳复合材料的应用，其特征在于，将所述硅碳复合材料作为制备电池极片的活性物质原料，优选作为锂离子电池负极极片的活性物质原料。