本發(fā)明屬于鋰離子電池材料制備領域，具體的說是一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料，同時還涉及該雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、硅碳材料是由多孔碳及其沉積在孔隙中的納米硅組成，由于多孔碳自身的多孔結(jié)構(gòu)降低納米硅的膨脹，但是仍然具有高達80-100wt%的滿電膨脹，遠高于人造石墨的25%的滿電膨脹，雖然有研究者通過增大孔容或降低硅晶粒的尺寸降低硅碳材料的滿電膨脹，但是改善幅度不大，高的膨脹會造成充放電過程中sei膜的反復修復，導致其循環(huán)性能及存儲性能下降。為解決此問題，中國專利申請?zhí)?02410250702.9公開了?一種基于硅烷裂解法制備硅碳復合材料的方法及其應用，其制備方法為：首先制備出得到石油焦多孔碳，之后通入硅烷氣體和雜原子氣體，進行氣相沉積，得到雜原子摻雜硅碳前驅(qū)體材料；之后進行鈍化處理，氟化處理，得到硅碳復合材料。雖然其依靠石油焦多孔碳材料自身高的孔容來降低膨脹、提升循環(huán)性能，但是由于多孔碳自身的缺陷較多造成其副反應較多，且電子和離子導電率差會在其充放電過程形成sei膜消耗鋰離子，導致對材料的循環(huán)性能改善不明顯。

2、中國專利申請?zhí)?02310116926.6公開了一種金屬摻雜無定形碳包覆硅碳復合材料、制備方法及其應用，中國專利申請?zhí)?02311025471.3公開了一種樹脂多孔硅碳負極材料及其制備方法與鋰離子電池，兩個專利申請中使用的硅烷為氣體硅烷，氣態(tài)硅烷安全隱患大，成本高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供的一種所得材料應用于鋰離子電池，能提升循環(huán)性能、安全性高、成本低的鋰化合物包覆硅碳復合材料。

2、本發(fā)明的另一目在于還提供該雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法。

3、本發(fā)明的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料，其中復合材料呈現(xiàn)核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為鈍化硅碳，外殼是由第一外殼層和第二外殼層組成，第一外殼層為無機鋰化合物，第二外殼層為有機鋰包覆層。

4、本發(fā)明的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，包括如下步驟：

5、步驟s1:按照質(zhì)量比液態(tài)硅烷：多孔碳：有機溶劑=30-70：50：500，將液態(tài)硅烷，多孔碳添加到有機溶劑中，抽真空到0.01-0.1mpa,加熱到300-500℃保溫1-6h，之后降溫到室溫，得到硅碳前驅(qū)體材料;

6、步驟s2:按照質(zhì)量比無機鋰化合物：分散劑：硅碳前驅(qū)體材料=5-10：1-5：100，將無機鋰化合物添加有機溶劑中配置成質(zhì)量濃度為1-10%的均勻溶液，之后添加分散劑、硅碳前驅(qū)體材料混合均勻，噴霧干燥（進口溫度200℃，出口溫度80℃，流量0.5kg/h，2h），900-1200℃碳化1-6h，得到無機鋰化合物包覆硅碳前驅(qū)體材料；

7、步驟s3：按照質(zhì)量比無機鋰化合物包覆硅碳前驅(qū)體材料：有機鋰化合物=100：5-15，將有機鋰化合物溶解于有機溶劑中配置成10wt%的溶液，之后添加無機鋰化合物包覆硅碳前驅(qū)體材料分散均勻，噴霧干燥（進口溫度200℃，出口溫度80℃，流量0.5kg/h，2h），得到雙鋰化合物包覆硅碳復合材料。

8、上述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s1中所述的液態(tài)硅烷為二甲基氯硅烷、丙烯基三氯硅烷、三異丙基氯硅烷、丙基三氯硅烷、苯基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷或苯基氯硅烷中的一種。

9、上述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：所述的有機溶劑為乙醇、乙醚、二甲苯、甲苯或氯仿中的一種。

10、上述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的無機鋰化合物為四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟磷酸鋰、氟化鈰鋰或二氟磷酸鋰中的一種。

11、上述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉中的一種。

12、上述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的有機鋰化合物為三氟甲磺酸鋰、全氟己烷磺酸鋰、九氟-1-丁烷磺酸鋰或全氟丁基磺酸鋰中的一種。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，從以上技術(shù)方案可知：本發(fā)明外殼為雙層包覆內(nèi)核硅碳材料，內(nèi)層為無機鋰化合物，外層為有機鋰化合物，在硅碳前驅(qū)體表面依次包覆無機鋰化合物和有機鋰化合物，利用其內(nèi)核無機鋰化合物包覆在多孔硅碳材料表面降低缺陷，提升鋰離子的傳輸速率，而有機鋰化合物包覆在外層，與有機電解液具有較好的相容性，降低副反應，提升首次效率及其存儲性能。且有機鋰化合物為氟化磺酸鋰具有較強的溶劑化能力，提升離子傳輸和擴散速率，改善倍率性能。本發(fā)明通過液相法在多孔碳中混合液態(tài)硅烷裂解生成納米硅，采用液態(tài)硅烷，具有均勻性好，負壓下沸點低，安全性高，避免硅晶粒的長大，降低膨脹，且成本低。

技術(shù)特征：

1.一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料，其中復合材料呈現(xiàn)核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為鈍化硅碳，外殼是由第一外殼層和第二外殼層組成，第一外殼層為無機鋰化合物，第二外殼層為有機鋰包覆層。

2.一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，包括如下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s1中所述的液態(tài)硅烷為二甲基氯硅烷、丙烯基三氯硅烷、三異丙基氯硅烷、丙基三氯硅烷、苯基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷或苯基氯硅烷中的一種。

4.如權(quán)利要求2所述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：所述的有機溶劑為乙醇、乙醚、二甲苯、甲苯或氯仿中的一種。

5.如權(quán)利要求2所述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的無機鋰化合物為四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟磷酸鋰、氟化鈰鋰或二氟磷酸鋰中的一種。

6.如權(quán)利要求2所述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉中的一種。

7.如權(quán)利要求2所述的一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的有機鋰化合物為三氟甲磺酸鋰、全氟己烷磺酸鋰、九氟-1-丁烷磺酸鋰或全氟丁基磺酸鋰中的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種雙鋰化合物包覆硅碳復合材料及其制備方法，該復合材料呈現(xiàn)核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為鈍化硅碳，外殼是由第一外殼層和第二外殼層組成，第一外殼層為無機鋰化合物，第二外殼層為有機鋰包覆層。其制備方法為：將液態(tài)硅烷，多孔碳添加到有機溶劑中，在負壓下氣化分解，得到硅碳前驅(qū)體材料；之后，通過液相法在其表面包覆無機鋰化合物，干燥，將所得材料添加與有機鋰化合物混合均勻，噴霧干燥，即得。所得材料應用于鋰離子電池，能提升循環(huán)性能、安全性高、成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：胡文良,覃彩霞,李昌鯤,胡海軍,孫勇,童暉
受保護的技術(shù)使用者：貴州暉陽科技創(chuàng)新研究有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30