[发明专利]一种硅碳复合材料、其制备方法及其作为锂离子电池负极材料的应用

权利要求书

1.一种硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料为双手合抱型三维网络状结构，所述硅碳复合材料以碳网络过渡层为基底，双手合抱型结构设置在碳网络过渡层上，所述双手合抱型结构包括有多个“带有手指的双掌和双腕”状和“合抱的双掌球”状的组成单元，该组成单元中含碳量为30~80%（wt），余量为硅；所述碳网络过渡层的厚度为50～200nm，“手指”状是长度为0.05～1μm颗粒，“双腕”状是长度为0.2～3μm颗粒，“合抱的双掌球”状是长度为0.5～2μm颗粒。

2.一种权利要求1所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将可溶性有机物作为碳源溶解在去离子水中得到水溶液，将水溶液进行雾化，得有机物雾珠；

S2.将有机物雾珠通入已预先放置有基体的反应器，使有机物雾珠在200~400℃下进行第一次气相沉积，形成碳网络过渡层；

S3.将可溶性有机物作为碳源，与可溶性硅源混合在去离子水中溶解形成水溶液，将水溶液进行雾化得到混合雾珠，混合雾珠载入反应器中，600~1200℃下在步骤S2形成碳网络过渡层的基底上进行第二次气相沉积，沉积完全后冷却至室温，在基体表面得到双手合抱型三维网络状结构的硅碳复合材料；

其中：所述基体为熔点大于两次气相沉积温度的金属或者合金，步骤S1至S3全程保持惰性气体氛围，步骤S1中所述碳源为方形酸或冰醋酸，步骤S3中所述碳源和硅源分别为苯和三甲基氯硅烷。

3.根据权利要求2所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述水溶液的质量百分浓度为0.5~50%。

4.根据权利要求2所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1和S3雾化采用超声雾化、压缩雾化、网式雾化原理工作的雾化装置的任意一种。

5.根据权利要求4所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1和S3雾化采用超声雾化器，所述超声雾化频率范围为10000~50000Hz。

6.根据权利要求2所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中第一次气相沉积时间为0.1~10h。

7.根据权利要求2所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中第二次气相沉积时间为0.5~24h。

8.根据权利要求2所述硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述的惰性气体为氩气、氦气中一种或多种。

9.权利要求2~8任一项所述硅碳复合材料的制备方法制备得到的硅碳复合材料作为电池负极材料的应用，其特征在于，所述应用为将硅碳复合材料沉积在铜箔、钛箔或铂箔表面；再将表面沉积有硅碳复合材料的铜箔、钛箔或铂箔直接切片制备锂离子电池负极片。