[发明专利]纳米二氧化硅-硅基复合材料、制备方法及包含该复合材料的锂离子电池

摘要

本发明涉及一种纳米二氧化硅‑硅基复合材料、其制备方法及包含该复合材料的锂离子电池。本发明的纳米二氧化硅‑硅基复合材料包括碳基质及均匀分散在碳基质中的复合颗粒，所述复合颗粒包括核壳结构的纳米二氧化硅‑硅颗粒以及包覆在其表面的导电碳层。本发明的方法包括：通过控制还原剂和添加剂用量等参数制备核壳结构的纳米二氧化硅‑硅颗粒，然后通过均相包覆技术在颗粒表面原位包覆导电碳层，再通过融合技术将碳包覆得到的复合颗粒分散于碳基质中，得到纳米二氧化硅‑硅基复合材料。本发明的复合材料作为负极材料制成电池具有较高比容量(>930.5mAh/g)，长循环寿命(100次循环容量保持率在93.8％以上)及高导电性的特点。

主权项

1.一种纳米二氧化硅-硅基复合材料，其特征在于，所述复合材料包括碳基质以及均匀分散在所述碳基质中的复合颗粒，所述复合颗粒包括核壳结构的纳米二氧化硅-硅颗粒以及包覆在所述纳米二氧化硅-硅颗粒表面的导电碳层；/n其中，所述纳米二氧化硅-硅颗粒为核壳结构，所述纳米二氧化硅-硅颗粒的内核和外壳分别为纳米二氧化硅颗粒和纳米硅层；/n所述纳米二氧化硅-硅基复合材料采用以下方法进行制备，所述的制备方法包括以下步骤：/n(1)将纳米硅氧化物、还原剂和添加剂按照1:(0.5～0.8):(8～12)混合，进行均相复合，然后热处理，再对热处理产物进行水洗和酸处理，得到核壳结构的纳米二氧化硅-硅颗粒；/n(2)对步骤(1)中的纳米二氧化硅-硅颗粒进行均相原位碳包覆，得到由纳米二氧化硅-硅颗粒和导电碳层构成的复合颗粒，其中，导电碳层包覆在纳米二氧化硅-硅颗粒的表面；/n(3)将步骤(2)得到的复合颗粒与碳源均相复合，融合处理，再热处理，得到纳米二氧化硅-硅基复合材料；/n其中，步骤(1)所述还原剂包括钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、铜或镍中的任意一种或至少两种的组合；步骤(1)所述添加剂包括氯化钾、碳酸钾、硝酸钾、硫酸钾、氯化钠、碳酸钠、硝酸钠或硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合；步骤(1)所述热处理的温度为600～950℃；/n步骤(3)所述均相复合采用的方法为固相包覆法，步骤(3)所述碳源的粒径为2～5μm。/n