[发明专利]一种多孔硅氧复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多孔硅氧复合材料，其特征在于，所述多孔硅氧复合材料为多孔核壳结构，所述多孔核壳结构由内核和包覆于内核表面的第一包覆层组成，所述内核为微孔隙结构；所述内核的粒径≤20um，内核中的微孔隙的孔径≤2um，所述内核为纳米硅、硅氧化物和硅酸锂盐三者的混合物或复合物，所述硅酸锂盐的组分包括Li₄SiO₄，Li₂SiO₃和Li₂Si₂O₅，所述Li₂SiO₃的含量小于硅酸锂盐总量的5%；所述第一包覆层为Li₂SiO₃和Li₂CO₃组成的复合物，所述第一包覆层为内核中的Li₄SiO₄与CO₂原位反应，使内核的表面原位生成所述第一包覆层，同时使所述内核形成微孔隙结构，原位反应前所述Li₄SiO₄的含量大于硅酸锂盐总量的50%。

2.根据权利要求1所述的多孔硅氧复合材料，其特征在于，所述硅氧化物的化学式为SiO_x，其中，0.6≤x≤2.0，所述硅氧化物的晶相结构为无定型和结晶态中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的多孔硅氧复合材料，其特征在于，所述第一包覆层的表面包覆有第二包覆层，所述第二包覆层为碳源裂解产物。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的多孔硅氧复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将锂源和表面具有碳包覆层的氧化硅或纳米硅混合，在惰性气氛或还原气氛中进行第一煅烧，得到部分锂掺杂的氧化硅所形成的初始内核；再将初始内核在二氧化碳气氛中进行第二煅烧，使初始内核的表面原位生成所述第一包覆层，同时所述初始内核形成微孔隙结构；或，

将锂源和表面具有碳包覆层的氧化硅或纳米硅混合，在二氧化碳气氛中进行第三煅烧，得到微孔隙结构的内核，以及包覆于内核表面的所述第一包覆层；或，

将部分锂化掺杂的氧化硅或纳米硅和正硅酸锂混合造粒，在二氧化碳气氛中进行第四煅烧，得到微孔隙结构的内核，以及包覆于内核表面的所述第一包覆层；

所述第一煅烧的温度为300~900℃；所述第二煅烧的温度为400~700℃；所述第三煅烧的温度为400~700℃；所述第四煅烧的温度为400~700℃。

5.根据权利要求4所述的多孔硅氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳包覆层的氧化硅中，碳包覆层的质量分数为0.2~10%。

6.根据权利要求4所述的多孔硅氧复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1之后还包括以下步骤：

S2：将步骤S1所得的产物置于碳源气体中，或在步骤S1所得的产物表面包覆碳源，在惰性气氛中升温，使碳源发生裂解反应，从而在步骤S1所得的产物表面包覆第二包覆层。

7.一种如权利要求1-3任一项所述的多孔硅氧复合材料，或如权利要求4-6任一项所述的制备方法所制得的多孔硅氧复合材料作为锂离子电池负极材料的应用。