[发明专利]一种三维多孔硅氧负极复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三维多孔硅氧负极复合材料，其特征在于，所述复合材料为核壳结构，内核为纤维纳米硅氧形成的三维结构，在纤维纳米硅氧的孔隙间填充有无定形碳，外壳为无定形碳材料，外壳的质量占比为（1～10）wt%。

2.如权利要求1所述的一种三维多孔硅氧负极复合材料，其特征在于，内核中，纤维纳米硅氧与无定形碳的质量比为（1～5）：（1～5）。

3.如权利要求1或2所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）纤维状硅碳前驱体A的制备：

将硅烷化合物添加到树脂溶液中，之后添加聚丙烯腈，置于熔融纺丝筒中，在惰性气氛下加热到300～600℃的熔融状态，之后加压到3～10Mpa，经喷射得到纳米纤维硅化合物，之后在惰性气氛、800℃下碳化6h，得到纤维状硅碳前驱体A；

（2）硅碳前驱体B的制备：

将纤维状硅碳前驱体A与1～10wt%催化剂有机溶液混合均匀，并加入石墨烯溶液，之后在温度100～200℃，压强1～5Mpa条件下反应1～6h，过滤、冷冻干燥得到硅碳前驱体B；

（3）复合材料的制备：

将硅碳前驱体B转移到管式炉中，先通入惰性气体排除管内的空气，再通入碳源气体，以1～10℃/min的速率升温至700～1000℃保温1～12h，之后停止加热，改通惰性气体，自然降温到室温，经粉碎即得所述复合材料。

4.如权利要求3所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中硅烷化合物、树脂以及聚丙烯腈的质量比为100：（10～30）：（10～30）。

5.如权利要求3所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中纤维状硅碳前驱体A、催化剂及石墨烯的质量比为100：（1～5）：（0.5～2）。

6.根据权利要求3所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中树脂溶液为酚醛树脂溶液、环氧树脂溶液或糠醛树脂溶液，溶液的浓度为1～10wt%，溶剂为乙醇、丙酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇乙醚中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中硅烷化合物为γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油 醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基 乙氧基) 硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷的任意一种。

8.根据权利要求3所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中碳源气体为甲烷、乙炔、乙烯中的任意一种。

9.根据权利要求3所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中催化剂为纳米铁或纳米镍或纳米钴，溶剂为甲醇、乙醇、环己烷中的任意一种。

10.根据权利要求9所述三维多孔硅氧负极复合材料的制备方法，其特征在于，催化剂的粒径为10～500nm。