[发明专利]一种硅基复合材料、锂离子电池及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅基复合材料的制造工艺，其包括下述步骤：

(1)在亚微米级的金属粉末的存在下，用过氧化物引发反应原料：聚碳硅烷和/或聚硅氧烷进行交联聚合反应得交联固化产物；聚碳硅烷或聚硅氧烷的分子量为800-5000g/mol；所述的聚碳硅烷中至少具有一个活泼H，所述聚硅氧烷中至少具有一个活泼H；

(2)将所述的交联固化产物在非氧化性气氛下于600-1000℃焙烧得中间材料；

(3)将所述中间材料、石墨以及粘结剂混合并湿法球磨，喷雾干燥得球状颗粒；

(4)将所述球状颗粒在非氧化性气氛下于400-800℃进行热处理，得到所述的硅基复合材料。

2.如权利要求1所述的硅基复合材料的制造工艺，其特征在于：所述的聚碳硅烷和/或聚硅氧烷具有通式I～III中任一项所示的结构：

通式I

通式II

通式III

其中，R₁～R₁₆分别代表氢原子或碳原子数1～12的烃基，R₁～R₅不能同时为烃基，R₆～R₁₂不能同时为烃基，R₁₃～R₁₆不能同时为烃基；m和n分别为10～100的整数，p和q分别为15～100的整数；所述烃基较佳地为烷基、烯基、炔基、芳基或芳烷基，更佳地为碳原子数1～3的烷基，最佳地为甲基；

较佳地，所述的聚硅氧烷为聚甲基氢硅氧烷。

3.如权利要求1或2所述的硅基复合材料的制造工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述的金属粉末为铜粉、银粉和镁粉中的一种或多种；所述金属粉末的用量为所述反应原料质量的0.5-5％；所述的过氧化物为过氧化二异丙苯和/或过氧化苯甲酰；所述过氧化物的用量为所述反应原料质量的0.5-5％。

4.如权利要求1或2所述的硅基复合材料的制造工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述的交联聚合反应的反应温度为170℃以上，较佳地为170-350℃；所述的交联聚合反应的反应时间为1小时以上，较佳地为1-8小时。

5.如权利要求1或2所述的硅基复合材料的制造工艺，其特征在于：步骤(2)中，所述焙烧的保温时间为4-10小时。

6.如权利要求1或2所述的硅基复合材料的制造工艺，其特征在于：步骤(3)中，所述石墨的平均粒径为1-20μm，较佳地为3-10μm；所述的粘结剂为缩甲基纤维素钠和/或聚乙烯醇；所述湿法球磨所用的分散介质为水、乙醇、环己烷、甲苯和丙酮中的一种或多种；所述石墨与所述中间材料的混合比较佳地为1∶10-1∶1，更佳地为1∶2-1∶1；所述粘结剂的用量较佳地为所述中间材料以及所述石墨总质量的0.1-10％；所述分散介质的用量较佳地为使球磨浆料的固含量为10-20wt％；所述球磨浆料包括所述中间材料、所述石墨以及所述分散介质。

7.如权利要求1或2所述的硅基复合材料的制造工艺，其特征在于：采用湿法球磨将粒径控制在1-10μm；所述的喷雾干燥在喷雾干燥机或喷雾干燥设备中进行，所述喷雾干燥机或喷雾干燥设备的进风口温度较佳地为200-300℃，更佳地为220-270℃；出风口温度较佳地为90-150℃，更佳地为100-130℃；喷雾频率较佳地为250-350Hz。

8.一种由权利要求1～7中任一项所述的制造工艺制得的硅基复合材料。

9.如权利要求8所述的硅基复合材料作为锂离子电池负极材料的用途。

10.一种锂离子电池，其特征在于：其以权利要求8所述的硅基复合材料作为负极材料。