[发明专利]利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法及锂电池

权利要求书

1.一种利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，选取硅片切割废料经溶剂超声分散后，使用过滤装置进行亚微米级硅粒子和微米级硅粒子的分离，分离精度为1μm，得到亚微米级硅滤液c和沉淀物d；在所述滤液c中加入有机硅烷偶联剂，对亚微米级硅粒子进行表面接枝，得到组分e，所述组分e为内核A粒子；将沉淀物d分散在有碱性催化剂的水中发生水解反应，过滤后得到多硅酸盐溶胶溶液组分f和不溶沉淀物g；

步骤2，在30-50℃温度条件下将有机硅氧烷进行水解0.5-3小时，然后将步骤1制得的组分e加入到所述已水解的有机硅氧烷中，调节PH值至3～7，同时加入步骤1制得的组分f参与反应形成水合二氧化硅mSiO₂·nH₂O，水解的硅氧烷与水合二氧化硅表面的活性基团反应形成网状的Si-O-Si结构，形成以内核A粒子为核均匀包覆的聚有机硅氧烷-二氧化硅的壳层B，在50～100℃温度条件下反应1～4小时后，将所得物质过滤干燥并粉碎后得到粒径为1～10μm的AB复合粒子；干燥温度为100～200℃；

步骤3，将步骤2制得的产物加入到有机富碳物质中，形成包覆制得浆料；然后逐步升温进行炭化、还原反应，升温区间为900-1500℃；在逐步升温的过程中，最外层物质炭化形成无定形碳层，其中部分还原性炭与中间层聚有机硅氧烷-二氧化硅产生还原反应生成排列均匀的纳米硅,中间层中有机链段经高温裂解形成环状空隙，部分有机富碳物质形成有机物包覆层；最后将所制得的产物经HF水溶液洗涤、过滤和干燥制得所述锂电池储能材料。

2.根据权利要求1任一项所述的利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法，其特征在于，所述步骤1中有机硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷其中的一种或几种。

3.根据权利要求1任一项所述的利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法，其特征在于，所述步骤2中的有机硅氧烷为二官能团、三官能团或四官能团的有机硅氧烷，取代基团为碳原子数为1-18的有机基团。

4.根据权利要求3所述的利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法，其特征在于，所述取代基团为甲基、乙基、甲基乙基、丙基、丁基、苯基、环己基、十六烷基、十八烷基中的一种或几种。

5.根据权利要求1任一项所述的利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法，其特征在于，所述步骤3中有机富碳物质为碳原子数大于12的有机物。

6.根据权利要求5所述的利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法，其特征在于，所述步骤3中有机富碳物质为合成檀香、芳烃类重油、石油沥青或煤沥青。

7.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包含权利要求1～6任一项制备方法制得的锂电池储能材料作为锂电池的负极材料。