[发明专利]一种氧化硅-碳丝活性材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氧化硅-碳丝活性材料，其特征在于，所述活性材料由碳丝和SiOx组成，0≤x≤2，其中碳丝占总质量的10％～30％，SiOx的粒径为10nm～10μm；且按以下步骤制得，将氧化硅在氩气环境下高能球磨10～30小时，获得前驱体；将所述前驱体置于化学气相沉积装置中，抽真空至≤1.0×10^-2Torr，通氩气至常压，然后开始升温，在升温过程中通保护气体100～500sccm和还原气体20～100sccm，升温至1000～1200℃下保持1～3小时，再降到900～1100℃时，通入碳源气体10～100sccm，在900～1000℃下保持1～3h后，关闭碳源气体，自然冷却至室温，即可得到所述氧化硅-碳丝活性材料。

2.如权利要求1所述氧化硅-碳丝活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化硅在氩气环境下高能球磨10～30小时，获得前驱体；将所述前驱体置于化学气相沉积装置中，抽真空至≤1.0×10^-2Torr，通氩气至常压，然后开始升温，在升温过程中通保护气体100～500sccm和还原气体20～100sccm，升温至1000～1200℃下保持1～3小时，再降到900～1100℃时，通入碳源气体10～100sccm，在900～1000℃下保持1～3h后，关闭碳源气体，自然冷却至室温，即可得到所述氧化硅-碳丝活性材料。

3.根据权利要求2所述氧化硅-碳丝活性材料的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氮气、氩气或氦气。

4.根据权利要求2所述氧化硅-碳丝活性材料的制备方法，其特征在于，所述还原气体为氨气、氢气或硫化氢中的任一种或两种以上混合物。

5.据权利要求2所述氧化硅-碳丝活性材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气体为CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₄、C₃H₆、C₃H₈、C₄H₆、C₄H₈、C₄H₁₀或C₇H₈中的任一种或两种以上混合物。

6.据权利要求2所述氧化硅-碳丝活性材料的制备方法，其特征在于，所述氧化硅的粒径为10nm-10μm。

7.据权利要求2所述氧化硅-碳丝活性材料的制备方法，其特征在于，所述升温的速率如下：在0～1000℃之间的升温速率是8～10℃/min，在1000～1100℃之间的升温速率是2～5℃/min；降温的速率为2～5℃/min。

8.如权利要求1所述氧化硅-碳丝活性材料应用于锂离子电池负极材料。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述负极材料还包括：导电剂、粘结剂；其中，所述导电剂为炭黑、乙炔黑、天然石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种或两种以上的混合物；所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯基醚、聚酰亚胺、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠中的任一种或两种以上的混合物；所述负极材料中，活性材料占50～99.5wt％，导电剂占0.1～40wt％，粘结剂占0.1～40wt％。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述锂离子电池还包括正极、隔膜、电解液；其中，所述正极为磷酸铁锂或锂的复合金属氧化物；所述隔膜为芳纶隔膜、无纺布隔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯膜、聚丙烯聚乙烯双层或三层复合膜、陶瓷涂覆层隔膜中的任一种；所述电解液包含电解质和溶剂，电解质为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)、LiBOB、LiCl、LiBr、LiI中的任一种或者两种以上的混合物；溶剂为丙烯碳酸酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、1，2-二甲氧基乙烷(DME)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙酸乙酯(EA)、亚硫酸乙烯酯(GS)中的任一种或两种以上的混合物。