[发明专利]一种硅材料及其制备方法、用途和使用其的装置

权利要求书

1.一种硅材料，其特征在于，所述硅材料包括由波浪状硅纳米片互相连接构成的花簇状硅微米颗粒。

2.根据权利要求1所述的硅材料，其特征在于，所述花簇状硅微米颗粒的粒径为1-50μm；

优选地，所述波浪状硅纳米片的厚度为1-100nm。

3.一种如权利要求1或2所述硅材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将硅源和锂源在惰性气氛下熔融混合，得到熔融产物；

(2)对步骤(1)所述熔融产物在低压和非氧化气氛下热处理，得到所述硅材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅源包括硅微粒；

优选地，所述硅微粒包括微米尺度的结晶硅和/或非晶形硅；

优选地，步骤(1)所述硅源的粒径为1-40μm；

优选地，步骤(1)所述锂源包括金属锂粉、金属锂片或金属锂箔中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述硅源与锂源的质量比为1:10-10:1；

优选地，步骤(1)所述惰性气氛包括氩气气氛、氦气气氛或氖气气氛中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的所述熔融混合在常压下进行；

优选地，步骤(1)所述熔融混合的温度为180-400℃；

优选地，步骤(1)所述熔融混合的时间为10min-12h，优选为30min-6h。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述低压的压力＜100kPa，优选为10-50kPa；

优选地，步骤(2)所述非氧化气氛为氦气气氛、氖气气氛、氩气气氛或氮气气氛中的任意一种或至少两种以上组合，进一步优选为氩气气氛和/或氮气气氛；

优选地，步骤(2)所述热处理的温度为400-1000℃，优选为600-900℃；

优选地，步骤(2)所述热处理的时间为0.5-24h，优选为0.5-12h。

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)还包括：对所述热处理的产物进行清洗除去副产物；

优选地，所述清洗包括溶剂清洗和水清洗；

优选地，所述溶剂为无机溶剂或有机溶剂；

优选地，所述无机溶剂包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的任意一种或至少两种以上的组合；

优选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙酮、乙酸、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种以上的组合。

8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将硅微粒和金属锂在常压和惰性气氛下180-400℃熔融混合10min-12h，得到熔融产物；

(2)对步骤(1)所述熔融产物在＜100kPa的压力和非氧化气氛下400-1000℃热处理0.5-24h，得到热处理的产物；

(3)对步骤(2)所述热处理的产物进行溶剂清洗和水清洗除去副产物，得到所述硅材料。

9.如权利要求1或2所述硅材料的用途，其特征在于，所述硅材料用作锂离子电池负极材料。

10.一种装置，其特征在于，所述装置包含如权利要求1或2所述的硅材料；

优选地，所述装置包括锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池、空气电池或超级电容器。