[发明专利]碳包覆中空硅材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳包覆中空硅材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤A1，对包含硼氢化钠及二氧化硅微球的第一分散液进行第一加热，得到中空二氧化硅；所述第一加热过程中，控制体系pH＞8，所述第一加热的温度为45～55℃、时间为5～7h；

步骤A2，将所述中空二氧化硅和还原剂混合进行还原反应，得到所述中空硅材料；

步骤A3，对包含所述中空硅材料、有机物和甲醛水溶液的第二分散液进行喷雾造粒，得到中间产物；

步骤A4，在惰性气体或氮气中，对所述中间产物进行煅烧，得到所述碳包覆的中空硅材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼氢化钠和所述二氧化硅微球的质量比为(2～8):(0.8～3.2)。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一分散液中还包含表面活性剂；

优选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂；更优选所述阳离子表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵或双十八烷基二甲基氯化钠中的一种或多种；

优选地，所述表面活性剂与所述二氧化硅微球的质量比为(5～20):(0.8～3.2)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述二氧化硅微球的过程：

对包含第一乙醇水溶液、催化剂、硅源的第三分散液进行第二加热，然后进行过滤洗涤，得到所述二氧化硅微球；

优选所述第二加热的加热温度为30～40℃、时间为1～4h；

优选所述硅源为正硅酸乙酯；优选所述催化剂选自氨水、氢氟酸、盐酸中的一种或多种；

优选所述第一乙醇水溶液、所述硅源和所述催化剂的体积比为(90～180):(6～12):

(2～8)；

优选所述第一乙醇水溶液中乙醇和水的体积比为(8:1)～(1:1)，更优选为(4:1)～(1:1)；

优选所述二氧化硅微球的粒径为200～300nm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应过程中，反应温度为650～800℃、时间为3～6h；

优选所述还原剂选自镁、铝或碳中的一种或多种，更优选所述还原剂和所述中空二氧化硅的质量比为(2～4)：(0.8～3.2)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述中空硅材料、所述有机物和所述甲醛水溶液的质量比为(0.8～3.2):(1.17～9.36)：(8～32)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机物为含氮有机物；优选所述含氮有机物为三聚氰胺。

8.根据权利要求1至4中任一项中所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒的喷雾压力为0.1～0.6MPa；优选所述喷雾造粒的喷雾温度为100～200℃；优选所述喷雾造粒的进料速率为10～60mL/min。

9.根据权利要求1至4中任一项中所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧过程中，处理温度为600～800℃、时间为2～6h。

10.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料为权利要求1至9中任一项所述的制备方法制备得到的碳包覆中空硅材料。

11.一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，所述负极包括负极材料，其特征在于，所述负极材料为权利要求10所述的负极材料。