[发明专利]内部体积空间可控的硅碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料为由纳米三维石墨烯多孔颗粒、碳纳米管/导电碳纤维、纳米SiOx颗粒和无定形碳通过复合形成的二次多孔球形或类球形颗粒；

所述硅碳复合材料内部为多孔结构，外部为密实结构；

所述硅碳复合材料内部体积空间可控由纳米SiOx颗粒决定，所述纳米SiOx颗粒中0≤X＜2；所述纳米SiOx颗粒粒径为30~80nm；所述纳米SiOx颗粒为多角形片状结构，片层厚度为5~25nm，片层面积为25~10⁴nm²；

所述纳米SiOx颗粒周围均匀分布着其嵌锂时的膨胀体积空间，所述膨胀体积空间由三维石墨烯多孔颗粒、碳纳米管/导电碳纤维和无定形碳分隔开，所述纳米三维石墨烯多孔颗粒的粒径为400~500nm，所述纳米三维石墨烯多孔颗粒为石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米片的层数为3~8层；所述膨胀体积空间由可去除无机物调控，调控的pH为4~6；

所述可去除无机物为氯化钠。

2.根据权利要求1所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述二次多孔球形或类球形颗粒的粒径为0.7~30μm，容积为0.1~0.52cm³/g，孔径为2~160nm。

3.根据权利要求1~2任一所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述纳米三维石墨烯多孔颗粒在硅碳复合材料中的质量含量为10~40%。

4.根据权利要求1所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的层数为2~4层。

5.根据权利要求1所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述导电碳纤维的管径为15~200 nm。

6.根据权利要求1、2、4或5所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述碳纳米管或导电碳纤维在硅碳复合材料中的质量含量为1~10%。

7.根据权利要求1所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述纳米SiOx颗粒在硅碳复合材料中的质量含量为25~40%。

8.根据权利要求1所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述无定形碳包覆在纳米三维石墨烯多孔颗粒和纳米SiOx颗粒的表面，厚度为5~10nm；所述无定形碳包覆在二次多孔球形或类球形颗粒的表面，厚度为3~15nm。

9.根据权利要求1或8所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述无定形碳在硅碳复合材料中的质量含量为10~50%。

10.根据权利要求1所述内部体积空间可控的硅碳复合材料，其特征在于，所述可去除无机物的粒径为10~150nm。