[发明专利]笼状硅碳复合材料及其制备方法、电池负极和电池

权利要求书

1.一种笼状硅碳复合材料，其特征在于，包括硅核和包覆在所述硅核表面的笼状碳壳，所述笼状硅碳复合材料呈球形；

所述硅核的直径为200-350nm，所述笼状碳壳的厚度为20-70nm。

2.一种如权利要求1所述的笼状硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

将碳源、硅源与碱性体系混合，采用一锅法进行水热处理，固液分离，得到前驱体；

将所述前驱体在流动的保护气体中进行碳化处理，得到二氧化硅/碳微球；

将所述二氧化硅/碳微球与还原剂进行还原反应，得到硅/碳微球；

将所述硅/碳微球与刻蚀剂进行刻蚀反应，后处理得到所述笼状硅碳复合材料。

3.如权利要求2所述的笼状硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源包括烃类化合物、酮类化合物、醇类化合物、醛类化合物、酚类化合物中的一种或多种；

优选地，所述碳源包括冰醋酸、苯甲酸、乙二酸、方形酸、乙二醇、丙三醇、乙醇、甲醇、甲醛、对苯二酚和间苯二酚中的一种或多种；

优选地，所述硅源包括三甲基氯硅烷、四甲基硅烷、二甲基二氯硅烷、四氯化硅、乙烯基硅烷、氨基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种；

优选地，所述碱性体系为水、乙醇和氨水的混合体系，所述碱性体系的pH为7.1-9.0；

优选地，所述混合时，需要进行搅拌，所述搅拌的时间为2-48h；

优选地，所述水热处理的温度为150-200℃，时间为12-36h；

优选地，所述固液分离采用真空过滤，再对过滤产物进行烘烤，得到所述前驱体；

优选地，所述烘烤的温度为60-120℃，时间为6-24h。

4.如权利要求2所述的笼状硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述保护气体包括氮气、氩气、氦气中的一种或多种；

优选地，所述保护气体的流速为0.1-10L/min；

优选地，所述碳化处理的温度为500-1500℃，时间为2-24h。

5.如权利要求2所述的笼状硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述还原剂包括镁粉、铝粉、氢气和碳粉中的任意一种；

优选地，所述还原反应的温度为200-1500℃，时间为2-24h。

6.如权利要求5所述的笼状硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述还原剂包括镁粉或铝粉；

优选地，所述得到硅/碳微球之前还包括：用酸性溶液处理所述还原反应后的产物，再用清水洗涤并干燥；

优选地，所述酸性溶液包括盐酸、硫酸和硝酸中的至少一种。

7.如权利要求2所述的笼状硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述刻蚀剂包括高锰酸钾；

优选地，所述刻蚀反应的温度为100-200℃，时间为2-24h。

8.如权利要求2-7任一项所述的笼状硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理、所述还原反应和所述刻蚀反应中的温度升温速率为0.1-10℃/min；

优选地，所述后处理包括：将所述刻蚀反应的产物用酸处理并干燥。

9.一种电池负极，其特征在于，包括权利要求1所述的笼状硅碳复合材料。

10.一种电池，其特征在于，包含权利要求9所述的电池负极。