[发明专利]一种硅碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅碳复合材料包括纳米硅和类石墨烯碳纳米片；所述类石墨烯碳纳米片对所述纳米硅形成包覆；所述类石墨烯碳纳米片与所述纳米硅之间存在硅氧层；

所述硅碳复合材料的制备方法至少包括以下步骤：

S001、得到含有卤化盐、纳米硅、类石墨烯碳纳米片前驱体的混合前驱体；

所述卤化盐为碱金属卤盐、碱土金属卤盐中的至少一种；

所述类石墨烯碳纳米片前驱体为中间相沥青；

所述卤化盐、纳米硅和类石墨烯碳纳米片前驱体的用量关系为5g～20g：200mg：150mg～250mg；

S002、对所述混合前驱体进行退火处理，得到所述硅碳复合材料；

其中，所述退火处理采用第一种退火处理过程或第二种退火处理过程；

第一种退火处理过程：

将所述混合前驱体加热升温至550℃～750℃，保温1～2h；

第二种退火处理过程包括：

步骤一：先将所述混合前驱体加热升温至300～400℃，保温0.5～2h；

步骤二：再继续升温至550～750℃，保温0.5～2h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米硅的直径为30～50nm；所述硅氧层的厚度为5±1nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅碳复合材料中，类石墨烯碳纳米片的含量为30wt％～70wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤化盐为LiCl、KCl、CaCl₂、NaCl中的至少两种的混合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以物质的摩尔百分比计，所述卤化盐选自LiCl-KCl、CaCl₂-NaCl、NaCl-KCl中的至少一种；其中LiCl与KCl的摩尔百分比为59％:41％；CaCl₂与NaCl的摩尔百分比为55％:45％；NaCl与KCl的摩尔百分比为50％:50％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中间相沥青为石油系中间相沥青。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合前驱体中还包括有机溶剂；所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、石油醚和四氯化碳中任意一种；

所述类石墨烯碳纳米片前驱体与所述有机溶剂的质量体积比为160～260mg：10～20ml。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S002为：对所述混合前驱体进行退火处理、洗涤、干燥，得到所述硅碳复合材料；

步骤S001还包括对所述混合前驱体进行干燥；所述干燥温度为100～120℃；

第一种退火处理过程中的所述加热升温速率为5～10℃·min^-1；

第二种退火处理过程中的所述步骤一的升温速率为1～10℃·min^-1；

所述步骤二的升温速率为5～10℃·min^-1。

9.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的硅碳复合材料中的至少一种。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池至少包括权利要求9所述的负极材料。