[发明专利]三维蜂窝状纳米化Si的制备方法及其用途

权利要求书

1.微米级Si制备三维蜂窝状纳米化Si的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将D50为0.2～5μm的单质Si颗粒粉末，加入到金属电解质溶液中，加入单质Si后的金属电解质溶液浓度为0.005～5mol/L、固液比为3～38％：97～62％，采用超声波或乳化机或磁波振动均匀分散，分散时间为10～300min，使单质Si颗粒表面附吸着金属离子，采用离心分离或压缩过滤或真空抽滤或喷雾干燥或蒸发烘干，得到相对干燥、表面附吸有金属离子的微米级Si颗粒材料；

(2)将步骤(1)得到的Si颗粒材料进行碳包覆，得到碳包覆的Si颗粒材料；

(3)将步骤(2)得到的碳包覆的Si颗粒材料加入到去离子水溶液或乙醇溶液中，控制固液比为3～40％：97～60％，以进行均匀分散，分散时间为10～300min；

(4)将步骤(3)得到的分散材料加入到HF溶液或HF和HOˉ的混合溶液中混合，其中的HF浓度为3～30％，HO-浓度为0.1～10％，混合时间为5～500min，实现对Si颗粒材料的刻蚀打孔；

(5)将步骤(4)刻蚀打孔的Si颗粒材料通过自然沉降或离心分离或蒸发烘干或喷雾干燥分离固液，得到相对干燥、Si颗粒表面被碳包覆的蜂窝状纳米化的Si颗粒粉末材料。

2.根据权利要求1所述的微米级Si制备三维蜂窝状纳米化Si的方法，其特征在于：所述的碳包覆是由一种以上的可炭化物质经高温炭化使得碳包覆于Si颗粒表面形成碳包覆层，炭化温度为380～1380℃，炭化时间为1～12小时；或所述的碳包覆是由一种以上的可炭化气体通过高温裂解生成沉积于Si颗粒表面的炭化物形成碳包覆层，所述的碳包覆层与微米级Si颗粒的体积比为3～95％：97～5％。

3.根据权利要求2所述的微米级Si制备三维蜂窝状纳米化Si的方法，其特征在于：所述的可炭化物质为：高分子聚合物酚醛树脂、聚丙烯晴、还氧树脂、氧化石墨烯、沥青、蔗糖、淀粉、葡萄糖；所述的可炭化气体为：甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丙乙烯、丙烷。

4.根据权利要求2所述的微米级Si制备三维蜂窝状纳米化Si的方法，其特征在于：所述的炭化温度为750～1150℃，炭化时间为1.5～6小时。

5.根据权利要求1所述的微米级Si制备三维蜂窝状纳米化Si的方法，其特征在于：所述单质Si是用纯度为98～99.9999％的粗粒材料，通过干法球磨或湿法球磨或高效多维球磨或共振球磨的机械球磨方法加工生产的D50为0.2～5μm的单质Si颗粒粉末材料，或利用半导体IC圆晶片或光伏电池片加工生产的D50为0.2～5μm的单质Si颗粒粉末材料。

6.根据权利要求1所述的微米级Si制备三维蜂窝状纳米化Si的方法，其特征在于：所述的金属电解质溶液为金属NO₃ˉ离子溶液或金属SO₄^2-离子溶液或金属OH-离子溶液。

7.用权利要求1-6任意一项所述的微米级Si制备三维蜂窝状纳米化Si的方法制备的三维蜂窝状纳米化Si的用途，其特征在于：可单独用于特高容量比的锂离子电池负极材料，或将天然石墨、人造石墨、中间相微球石墨化、硬碳、软碳负极材料之一种以上的材料与所述的三维蜂窝状纳米化Si混合均匀应用于锂离子电池中，生产出高容量比的负极材料。