[发明专利]硅碳复合物、制备该复合物的方法及包含该复合物的电极材料和电池

权利要求书

1.硅碳复合物，其特征在于，所述硅碳复合物以多孔二次颗粒的形式存在并且包含硅纳米颗粒、一种或多种导电碳添加剂及导电碳涂层。

2.根据权利要求1的硅碳复合物，其特征在于，所述多孔二次颗粒的孔容为0.1至1.5cm³/g，孔径为1至200nm，BET比表面积为30至300m²/g。

3.根据权利要求1或2的硅碳复合物，其特征在于，所述多孔二次颗粒的粒径为1至10μm。

4.根据权利要求1至3之一的硅碳复合物，其特征在于，所述硅纳米颗粒的粒径小于200nm。

5.根据权利要求1至4之一的硅碳复合物，其特征在于，所述硅纳米颗粒与所述导电碳添加剂的重量比在1:2与90:1之间，优选在4:3与16:1之间。

6.根据权利要求1至5之一的硅碳复合物，其特征在于，所述导电碳涂层的厚度为1至10nm。

7.根据权利要求1至6之一的硅碳复合物，其特征在于，所述导电碳添加剂选自以下组中：碳纳米管、石墨烯和炭黑。

8.根据权利要求7的硅碳复合物，其特征在于，碳纳米管的外径为10至50nm，长度为1至30μm。

9.根据权利要求1至8之一的硅碳复合物，其特征在于，所述硅碳复合物进一步包含一种或多种选自以下组中的金属材料：Cu、Ni、不锈钢、Fe、Ti、Ge、Sn、Al、Mg、Ag、Zn和In。

10.根据权利要求9的硅碳复合物，其特征在于，在所述硅碳复合物中硅元素与金属元素的重量比在4:1与20:1之间，优选在5:1与15:1之间。

11.根据权利要求1至10之一的硅碳复合物，其特征在于，所述硅纳米颗粒被所述导电碳涂层完全覆盖。

12.根据权利要求1至11之一的硅碳复合物，其特征在于，所述导电碳涂层是通过喷干和热解形成的。

13.制备硅碳复合物的方法，所述方法包括以下步骤：

1)提供包含硅纳米颗粒、一种或多种导电碳添加剂和碳前体在溶剂中的分散体；

2)对所述分散体实施喷干，从而将所述硅纳米颗粒和所述一种或多种导电碳添加剂以多孔二次颗粒的形式混合并用所述碳前体涂覆；

3)加热由2)获得的产品，从而使所述碳前体热解以形成导电碳涂层。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述硅纳米颗粒的粒径小于200nm。

15.根据权利要求13或14的方法，其特征在于，所述硅纳米颗粒与所述导电碳添加剂的重量比在1:2与90:1之间，优选在4:3与16:1之间。

16.根据权利要求13至15之一的方法，其特征在于，所述碳前体选自以下组中：酚醛树脂、柠檬酸、蔗糖、环氧树脂和聚偏氟乙烯。

17.根据权利要求13至16之一的方法，其特征在于，选择所述碳前体的量，从而使所述导电碳涂层的厚度为1至10nm。

18.根据权利要求13至17之一的方法，其特征在于，所述导电碳添加剂选自以下组中：碳纳米管、石墨烯和炭黑。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于，碳纳米管的外径为10至50nm，长度为1至30μm。

20.根据权利要求13至19之一的方法，其特征在于，在步骤2)中，入口温度为100至220℃，出口温度为80至140℃。

21.根据权利要求13至20之一的方法，其特征在于，步骤3)在800至1200℃的温度下实施1至24小时。

22.根据权利要求13至21之一的方法，其特征在于，在步骤1)中所述分散体进一步包含一种或多种选自Cu、Ni、不锈钢、Fe、Ti、Ge、Sn、Al、Mg、Ag、Zn和In的金属材料的一种或多种金属材料前体。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于，在所述硅碳复合物中硅元素与金属元素的重量比在4:1与20:1之间，优选在5:1与15:1之间。