[发明专利]一种球形多孔氧化硅负极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种球形多孔氧化硅负极材料的制备方法，所述球形多孔氧化硅负极材料为核-壳结构，核为空心且多孔的球形结构的氧化硅，壳为氮掺杂炭形成的球形包覆层；所述球形多孔氧化硅负极材料中氮的质量含量为1.5～2％，炭的质量含量为40～50％；所述球形多孔氧化硅负极材料中氧化硅的厚度为4～10nm，氮掺杂炭形成的球形包覆层的厚度为18～22nm，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)：将高锰酸钾溶解于去离子水中，加入浓酸，加热反应，然后将反应产物过滤，洗涤，干燥，得到MnO₂花球；

步骤2)：将步骤1)所得MnO₂花球分散到去离子水和乙醇的混合溶液中，得到溶液A；将硅酸酯溶解，得到溶液B；边搅拌A溶液边逐滴将B溶液滴加到其中，将反应体系静置，然后过滤、洗涤、烘干，得到氧化硅包覆的MnO₂花球；

步骤3)：将步骤2)所得氧化硅包覆的MnO₂花球分散到酸的水溶液中，在搅拌情况下，滴加吡咯单体，所述吡咯单体的用量：步骤2)中MnO₂花球的用量＝0.5～1ml：0.5～1g，持续搅拌后过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到粉末；

步骤4)：将步骤3)将所得粉末在惰性气体保护下，在500～900℃炭化1～3h，获得球形多孔氮掺杂炭包覆氧化硅负极材料。

2.根据权利要求1所述的球形多孔氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)为将高锰酸钾以5～10g/L的浓度溶解于去离子水中，按每1g高锰酸钾加入1～2ml浓酸，然后密封，在80℃反应10h，然后将反应产物过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到MnO₂花球；

任选的，所述步骤1)中浓酸为浓盐酸、浓硝酸或者浓硫酸。

3.根据权利要求1所述的球形多孔氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中硅酸酯为正硅酸乙酯或者硅酸甲酯。

4.根据权利要求1所述的球形多孔氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)为将步骤1)所得MnO₂花球按1g的MnO₂花球分散到100ml的乙醇和去离子水的混合溶液中，其中乙醇：去离子水的质量比＝25:15，滴加浓氨水调节pH＝8-12，得到溶液A；将正硅酸乙酯按体积比1:2～5溶解到乙醇溶液中，得到溶液B；边搅拌A溶液边逐滴将B溶液滴加到其中，A和B的质量比为8:1，待反应进行30min后，将溶液静置4h以上，然后过滤、洗涤、烘干，得到氧化硅包覆的MnO₂花球。

5.根据权利要求1所述的球形多孔氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)为将步骤2)所得产物分散到0.5～1M盐酸或者硝酸的水溶液中，在搅拌情况下，按每克MnO₂滴加1ml吡咯单体，持续搅拌4h后过滤，用去离子水洗涤，干燥，得到粉末。

6.权利要求1-5任一项所述的球形多孔氧化硅负极材料的制备方法制备得到的球形多孔氧化硅负极材料的用途，用于锂离子电池。