[发明专利]一种硅碳材料的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种硅碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将含有硅合金粉的原料制成纳米颗粒；

b)在所述纳米颗粒的表面包覆碳层，得到碳包覆的材料；

c)去除所述碳包覆的材料中的硅合金中的非硅元素，得到所述硅碳材料。

2.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，

步骤a)中，所述含有硅合金的原料选自铝硅合金、铁硅合金、镁硅合金中的至少一种；

优选地，步骤a)中，所述含有硅合金粉的原料中的硅合金粉中硅含量为1～99wt％；

优选地，步骤a)中，所述含有硅合金粉的原料中的硅合金粉的颗粒的尺寸为0.01μm～100μm；

优选地，步骤a)中，所述纳米颗粒的尺寸为1nm～500nm；

优选地，步骤a)包括：

将含有硅合金粉的原料进行砂磨，制成纳米颗粒。

3.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，步骤b)包括：

在所述纳米颗粒表面包覆有机物碳源，碳化，得到所述碳包覆的材料；

优选地，所述碳化的温度为600℃～1600℃；

所述碳化的氛围为非活性气氛；所述非活性气氛选自氮气、氩气中的至少一种；

优选地，所述碳化的时间为1～6小时。

4.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，

步骤b)包括：

b1)将所述纳米颗粒分散在水中，加入缓冲剂和有机物碳源，反应，经分离得到有机物包覆的纳米颗粒；

b2)将所述有机物包覆的纳米颗粒碳化，得到所述碳包覆的材料；

优选地，所述有机物碳源选自聚盐酸多巴胺、淀粉、沥青中的至少一种；

所述缓冲剂选自Tris；

优选地，所述纳米颗粒、缓冲剂、有机物碳源、水的质量比1～5：0.1～5：0.5～2.5：87.5～98。

5.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，其特征在于，

步骤c)包括：将所述碳包覆材料加入含有无机酸的溶液中，去除所述碳包覆的材料中的硅合金中的非硅元素，得到所述硅碳材料；

优选地，所述无机酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的至少一种；

优选地，所述含有无机酸的溶液中无机酸的质量分数百分比为0.1％～40％。

6.根据权利要求1所述的硅碳材料的制备方法，所述硅碳材料的颗粒尺寸为10nm～500nm；

优选地，所述碳硅材料为多孔结构；

优选地，所述碳硅材料中碳的重量含量为1％～60％；

优选地，所述碳硅材料含有碳包覆的硅颗粒；

优选地，所述碳硅材料由碳包覆的硅颗粒和空心碳球组成。

7.一种电极材料，其特征在于，含有权利要求1至6任一项所述的硅碳材料中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的电极材料，其特征在于，所述电极材料为负极材料。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求7或8所述的电极材料。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括电解液；所述电解液为浓度为0.5～1.5mol/L的LiPF₆溶液；

优选地，所述电解液还包括添加剂；所述添加剂的在所述电解液中的质量分数为1～30％。