[发明专利]一种具有多层次核壳结构的硅碳材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有多层次核壳结构的硅碳材料，其特征在于：该硅碳材料由硅层和碳层间隔包裹而成，其中，硅层与硅层之间以碳层隔离，碳层与碳层之间以硅层隔离；该硅碳材料采用以下步骤制备而成：

（1）、取硅源和无水醇配置成溶液；以硅酸四乙酯为硅源；

（2）、另取碳微球，以碳微球：步骤（1）配置的溶液的体积比为1：（1-10）的比例，将两者混合在一起，超声辅助0.1-3.0h，并将所得样品静置2.0-72.0h，之后用去离子水或乙醇洗涤、过滤至滤液pH为7，将过滤物在惰性气氛下进行焙烧；其中，采用的碳微球为购买的样品，使用之前进行预处理：将碳微球置于浓度为9-18mol/L的酸中，90-100℃温度下加热回流2-24h后，去离子水过滤、洗涤至滤液的pH为7，在40-120℃温度下干燥过滤物，得到预处理后的碳微球；

（3）、按照焙烧后的样品与镁粉的质量比为1：（0.5-4.0）的比例充分混合，置于马弗炉中，以1-5℃/min的升温速率升温至600-800℃反应3-5h，得反应物；将反应物用浓度为0.3-3mol/L的盐酸浸泡12-48h，经去离子水过滤、洗涤至滤液的pH为7后，在40-120℃温度下干燥过滤物，得到具有多层次核壳结构的硅碳材料。

2.如权利要求1所述的一种具有多层次核壳结构的硅碳材料，其特征在于：该硅碳材料呈颗粒状，颗粒粒度为0.5-10μm，其中，硅层的径向厚度为20-500nm，碳层的径向厚度为50-1000nm。

3.如权利要求1所述的一种具有多层次核壳结构的硅碳材料，其特征在于：步骤（1）中，以无水乙醇或无水甲醇为溶剂，将硅源配置成浓度为0.1-5.0mol/L的溶液。

4.如权利要求1所述的一种具有多层次核壳结构的硅碳材料，其特征在于：步骤（2）中，将过滤物在惰性气氛下进行焙烧，升温速率为1-10℃/min，焙烧温度为400-800℃，焙烧时间为1-10h。

5.一种具有多层次核壳结构的硅碳材料，其特征在于：该硅碳材料由硅层和碳层间隔包裹而成，其中，硅层与硅层之间以碳层隔离，碳层与碳层之间以硅层隔离；该硅碳材料采用以下步骤制备而成：

（1）、取硅源和无水醇配置成溶液；以硅酸四乙酯为硅源；

（2）、另取碳微球，以碳微球：步骤（1）配置的溶液的体积比为1：（1-10）的比例，将两者混合在一起，超声辅助0.1-3.0h，并将所得样品静置2.0-72.0h，之后用去离子水或乙醇洗涤、过滤至滤液pH为7，将过滤物在惰性气氛下进行焙烧；碳微球通过以下步骤制得：将浓度为0.1-10mol/L的葡萄糖、蔗糖或壳聚糖在100-200℃下水热处理3-24h后，去离子水过滤、洗涤至滤液的pH为7，在40-120℃温度下干燥过滤物，得到碳微球；

（3）、按照焙烧后的样品与镁粉的质量比为1：（0.5-4.0）的比例充分混合，置于马弗炉中，以1-5℃/min的升温速率升温至600-800℃反应3-5h，得反应物；将反应物用浓度为0.3-3mol/L的盐酸浸泡12-48h，经去离子水过滤、洗涤至滤液的pH为7后，在40-120℃温度下干燥过滤物，得到具有多层次核壳结构的硅碳材料。

6.一种锂离子电池，包括负极活性物质，其特征在于：所述负极活性物质为权利要求1-2任一项所述的一种具有多层次核壳结构的硅碳材料。