极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
[0104] 实施例7
[0105] 本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
[0106] (1)将平均粒径为20微米的石墨与平均粒径为1微米的氧化硅按照质量比9:1均匀 混合后加热至l〇〇〇°C，保温2小时；
[0107] (2)将得到材料在3000°C下进行热处理，得到多孔碳；
[0108] (3)将中位粒径为IOOnm的硅粉与多孔碳按照质量比1:9在酒精中分散均匀后将酒 精滤出，烘干。
[0109] (4)将得到的材料加热至900°C，通入乙炔，保温2小时后得到高倍率硅基复合材 料。
[0110] 将得到的高倍率硅基复合材料与中间相碳微球按照质量比1:1混合后作为锂离子 电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
[0111] 实施例8
[0112] 本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
[0113] (1)将平均粒径为5微米的人造石墨与平均粒径为1微米的氧化硅按照质量比9:1 均匀混合后加热至l〇〇〇°C，保温2小时；
[0114] (2)将得到材料在3000°C下进行热处理，得到多孔碳；
[0115] (3)将中位粒径为IOOnm的硅粉与多孔碳按照质量比0.5:9.5在线速度为3m/s的高 速混合机中分散均勾；
[0116] (4)将得到的材料加热至900°C，通入甲烷，保温2小时后得到高倍率硅基复合材 料。
[0117] 将得到的高倍率硅基复合材料作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试 其电化学性能。各项具体参数详见下述表1。
[0118] 实施例8
[0119] 本实施例提供了一种具体的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
[0120] (1)将平均粒径为20微米的人造石墨与平均粒径为1微米的氧化铜按照质量比9:1 均匀混合后加热至l〇〇〇°C，保温2小时；
[0121] (2)将得到材料在10%的稀硝酸中搅拌8小时后，用纯净水反复淋洗得到多孔碳；
[0122] (3)将中位粒径为5微米的金属硅粉在IOPa下加热至1500°C，按照质量比0.5:9.5 沉积于多孔碳上；
[0123] (4)将得到的材料加热至900°C，通入甲苯，保温2小时后得到高倍率硅基复合材 料。
[0124] 将得到硅基复合材料作为锂离子电池负极材料，按照实施例2所述测试其电化学 性能。各项具体参数详见下述表1。
[0125] 对比例1
[0126] 本对比例提供了一种现有技术下的高倍率硅基复合材料的制备方法，包括：
[0127] (1)将中位粒径为IOOnm的硅粉，酚醛树脂，石墨按照质量比1:1:8在酒精中分散均 匀后将酒精滤出，烘干。
[0128] (2)将得到的材料在1100 °C下热处理4小时，得到硅基复合材料。
[0129] 将得到硅基复合材料与石墨E按照质量比1:1混合后作为锂离子电池负极材料，按 照实施例2所述测试其电化学性能。
[0130] 将实施例2-9以及对比例1中制得的硅基复合材料进行电化学性能对比，结果列于 表1中。
[0132] 表1
[0133] 从表1中的数据可以看出，对比例1中材料的IOC倍率容量保持仅为11 %，可以认定 倍率性能较差，不能满足高功率锂离子电池的需求;而如实施例2-实施例9所示的采用本发 明的高倍率硅基复合材料的负极材料IOC倍率容量保持都大于65%以上，最高可达72%，远 高于对比例1中的参数值。可以得出结论，采用本发明高倍率硅基复合材料，倍率性能优异， 循环性能良好。
[0134]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高倍率硅基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括： 将碳原材料按照质量比与第一化合物混合，进行热处理;所述第一化合物为:能与碳反 应的化合物； 对所述热处理得到的材料进行除杂处理，得到多孔碳； 按照质量比在所述多孔碳的内外表面均匀附着硅材料； 对所述附着后的材料进行碳包覆处理，得到所述高倍率硅基复合材料； 其中，在所述高倍率硅基复合材料中，所述多孔碳所占质量百分比为10%-90%，比表 面积为10m2/g-500m2/g;所述硅材料所占质量百分比为1%-60%;所述碳包覆层所占质量百 分比为20%-80% ;所述高倍率硅基复合材料的比表面积为2m2/g-20m2/g，平均粒径为2μπι-40μπι，形状为球形、椭球形、鹅卵石形以及无规则的多边形中的一种或多种。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳原材料的粒径为2μπι-40μπι，具 体包括:石墨材料和/或非石墨材料； 所述非石墨材料包括:软碳、硬碳、多孔碳或中间相碳微球中的一种或几种的组合； 所述石墨材料包括:石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石墨或人造石墨中的一种 或几种的组合； 所述第一化合物的粒径为20nm-2000nm，具体包括:二价铁化合物、三价铁化合物、二价 铜化合物、四价镍化合物或者四价硅化合物中的一种或几种的组合。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述娃材料为:均勾分散的2nm-200nm 的单质娃颗粒； 所述附着的方式具体为:将所述多孔碳与所述单质硅颗粒混合，使所述硅颗粒均匀分 散在所述多孔碳的内外表面。4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳包覆层由糖类、沥青类物质、聚 合物类前躯体一种或几种碳化而成； 所述糖类物质包括葡萄糖;所述沥青类物质包括石油沥青和/或中间相沥青;所述聚合 物类物质包括酚醛树脂和/或聚丙烯腈； 所述碳包覆处理具体为:将所述附着后的材料与所述糖类物质、所述沥青类物质、所述 聚合物类前躯体中的一种或多种进行固相或液相混合，在700 °C-1100 °C下进行热处理。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述娃材料为:均勾分散的2nm-200nm 的单质娃颗粒和/或厚度为2nm-200nm的娃薄层； 所述附着的方式具体为物理气相淀积，包括:将所述多孔碳作为沉积基底，将金属硅加 热至1300°C-1800°C，在O.lPa-lOOPa的压强下蒸发，在所述多孔碳的内外表面连续或者非 连续的沉积。6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳包覆层由有机分子类物质碳化 而成;所述有机分子物质包括甲苯、甲烷或乙炔中的一种或多种； 所述碳包覆处理具体为:在所述附着后的材料中通入甲苯、甲烷或乙炔，在700°C_1100 °(：下碳化。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为600°C-1100°C。8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳原材料为所述石墨材料且所述 第一化合物为金属化合物时，所述除杂处理为酸洗； 所述碳原材料为所述石墨材料且所述第一化合物为非金属化合物时，或者，所述碳原 材料为所述非石墨材料时，所述除杂处理为1500°c-3200°c热处理。9. 一种锂离子电池的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括:权利要求1-8任一所 述的高倍率硅基复合材料与碳材料； 其中，所述高倍率硅基复合材料的质量百分比大于2% ;质量比容量为400mAh/g-1500mAh/g； 所述碳材料包括软碳、硬碳、中间相碳微球、石墨化中间相微球、天然石墨、改性天然石 墨或人造石墨中的一种或几种的组合。10. -种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括上述权利要求1-8任一所述的高倍率硅 基复合材料，或者，包括上述权利要求9所述的负极材料。
【专利摘要】本发明公开了一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池，所述制备方法包括：将碳原材料按照质量比与第一化合物混合，进行热处理；所述第一化合物为：能与碳反应的化合物；对所述热处理得到的材料进行除杂处理，得到多孔碳；按照质量比在所述多孔碳的内外表面均匀附着硅材料；对所述附着后的材料进行碳包覆处理，得到所述高倍率硅基复合材料；其中，在所述高倍率硅基复合材料中，所述多孔碳所占质量百分比为10％-90％，比表面积为10m2/g-500m2/g；所述硅材料所占质量百分比为1％-60％；所述碳包覆层所占质量百分比为20％-80％。
【IPC分类】H01M4/587, H01M4/134, H01M4/38, H01M10/0525, H01M4/36
【公开号】CN105680023
【申请号】CN201610210383
【发明人】刘柏男, 罗飞, 陆浩, 褚赓, 李辉, 张志清, 刘芳, 冯苏宁, 李泓, 陈卫
【申请人】上海璞泰来新能源科技股份有限公司, 江西紫宸科技有限公司, 中国科学院物理研究所
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月6日