[发明专利]一种锂离子电池石墨化中孔碳/硅复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池石墨化中孔碳/硅复合负极材料及其制备方法，其特征在于采用硬模板法结合过渡金属(Ni、Fe、Co等)催化石墨化得到的中孔碳为载体，通过化学气相法在中孔碳孔壁上沉积无定形硅得到。

2.权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先合成不同结构的中孔氧化硅模板：二维六方p6m的SBA-15、三维立方结构Ia3d的KIT-6以及三维蠕虫状结构的MSU-X。

(2)将上述制备的中孔氧化硅模板浸渍到0.05mol/L过渡金属(Ni、Fe、Co等)硝酸盐的乙醇水溶液中(乙醇/水体积比为1)，并于35-85℃条件下搅拌干燥5-20小时，其中使Si与过渡金属的摩尔比为20-100。

(3)将碳源浸渍到步骤(2)得到含过渡金属的中孔氧化硅模板孔道中，然后使其在氮气或氩气保护下升温至700-1100℃热解催化1-8小时，最后用NaOH刻蚀去除氧化硅即可得到含过渡金属(Ni、Fe或Co)且不同石墨化程度的中孔碳材料。

(4)将步骤(3)得到的含过渡金属且不同石墨化程度的中孔碳材料置于管式炉内，氩气吹扫抽真空后加热至300-600℃，待温度稳定后通含1-3％硅烷-氩气混合气体，使无定形Si沉积在中孔碳孔壁上，一定时间后停止冷却即可得到石墨化中孔碳/硅复合负极材料。

3.权利要求1所述的石墨化中孔碳/硅复合负极材料的制备方法，其特征在于制备方法2(3)中所用的碳源为蔗糖、豆油、中间相沥青或酚醛树脂等的一种或几种。

4.权利要求1所述的石墨化中孔碳/硅复合负极材料的制备方法，其特征在于所制备的不同石墨化程度中孔碳材料中含有0.05-0.5wt％的过渡金属Ni、Fe或Mn。

5.权利要求1所述的石墨化中孔碳/硅复合负极材料的制备方法，其特征在于中孔碳材料中所含的过渡金属Ni、Fe、Mn等对单质硅的沉积起到非常重要的作用。

6.权利要求1所述的石墨化中孔碳/硅复合负极材料，其特征在于该复合材料中碳与硅的质量比为0.3-20。

7.权利要求1所述的石墨化中孔碳/硅复合负极材料，其特征在于该复合材料被用于锂离子电池负极材料的应用。