一种硅氧复合材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种硅氧复合材料，其特征在于，该硅氧复合材料包括线状多孔骨架和沉积在所述线状多孔骨架孔隙中的硅氧纳米颗粒；所述线状多孔骨架孔径为5-10nm，孔隙率为20-35％；所述硅氧纳米颗粒的粒径为5-8nm；优选地，所述线状多孔骨架孔径为6-8nm，孔隙率为25-30％；所述硅氧纳米颗粒的粒径为5-6nm。2.根据权利要求1所述的硅氧复合材料，其中，所述线状多孔骨架的材料为多壁碳纳米管、碳纳米纤维和过渡金属氧化物纳米棒中的至少一种；所述过渡金属氧化物纳米棒为fe3o4纳米棒或co3o4纳米棒。3.根据权利要求1所述的硅氧复合材料，其中，所述硅氧复合材料包括包裹在所述线状多孔骨架表面的导电层；所述导电层的厚度为50-100nm；优选为50-70nm；优选地，所述导电层为无定型碳导电层；或者优选地，所述导电层的材料为导电聚合物，所述导电聚合物为聚多巴胺、聚苯胺、聚吡咯、聚吡啶和聚二乙烯噻吩中的至少一种。4.一种制备权利要求1-3任意一项所述的硅氧复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1、在第一碱性溶液中加入与线状多孔骨架前体混合后进行干燥，再进行第一煅烧，得到线状多孔骨架；s2、将所述线状多孔骨架在水中分散，得到分散液，然后将所述分散液与硅源材料混匀，并对所述硅源材料进行水解处理，得到水解处理后的物料；s3、将所述水解处理后的物料进行过滤，得到滤渣，并将所述滤渣在还原性气氛中进行第二煅烧。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述线状多孔骨架前体为多壁碳纳米管、碳纳米纤维和过渡金属氧化物纳米棒；优选所述过渡金属氧化物纳米棒为fe3o4纳米棒或co3o4纳米棒；所述硅源材料为硅酸酯，优选所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯和正硅酸丙酯；所述第一碱性溶液为碱金属氢氧化物的醇溶液，优选所述碱金属氢氧化物的醇溶液为氢氧化钾乙醇溶液和/或氢氧化钠乙醇溶液；所述第一碱性溶液的中的碱金属氢氧化物的浓度为0.1-0.2g/ml；通过加入第二碱性溶液进行所述水解处理，优选所述第二碱性溶液为氨水；所述还原性气氛为氢氩混合气。6.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤s1中，所述第一煅烧的条件包括：所述第一煅烧在惰性气体中进行，所述第一煅烧的升温速率为2-5℃/min，所述第一煅烧的煅烧温度为600-800℃，所述第一煅烧的煅烧时间为1.5-3h；步骤s2中，所述第二煅烧的条件包括：在700-800℃下煅烧1-2h，所述水解的条件包括：所述水解的温度为30-40℃，所述水解的时间为12-18h；所述分散为超声分散，所述分散用水为蒸馏水和/或去离子水，所述超声分散的条件包括：所述超声分散的频率为20-40khz，所述超声分散的比功率为400-800w/l，所述超声分散时间为15-25min；步骤s3中，所述第二煅烧的条件包括：所述第二煅烧的温度为700-800℃，所述第二煅烧的时间1-2h。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：将所述第二煅烧所得到的产物在水和导电聚合物单体以及氧化剂混合，并进行导电聚合物的原位聚合，得到产物a，将所述产物a于弱酸溶液中过滤洗涤至中性后进行干燥处理；所述导电聚合物单体为选自吡咯、苯胺和多巴胺中的至少一种，所述弱酸溶液为hf溶液；优选地，所述氧化剂选自fecl3、h2o2和过硫酸铵中的至少一种；所述导电聚合物的原位聚合的条件包括：在零下5℃至零上5℃的温度下，以500-600r/min的搅拌速度匀速磁力搅拌10-20h。8.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括：将所述干燥处理后的产物于还原性气体中进行第三煅烧；所述第三煅烧的条件包括：在700-800℃下煅烧1-2h；所述还原性气氛为氢氩混合气。9.一种负极，该负极包括集流体和涂覆在所述集流体上的负极材料，其特征在于，所述负极材料为权利要求1-3中任意一项所述的硅氧复合材料和权利要求4-8中任意一项所述的方法制备得到的硅氧复合材料。10.一种锂电池，该锂电池包括正极和负极，所述负极包括集流体和涂覆在所述集流体上的负极材料，其特征在于，所述负极材料为权利要求1-3中任意一项所述的硅氧复合材料和权利要求4-8中任意一项所述的方法制备得到的硅氧复合材料。

技术总结
本公开提供了一种硅氧复合材料，该复合材料包括线状多孔骨架和沉积在所述线状多孔骨架孔隙中的硅氧纳米颗粒；所述线状多孔骨架孔径为5-10nm，孔隙率为20-35％，所述硅氧纳米颗粒的粒径为5-8nm；优选地，所述线状多孔骨架孔径为6-8nm，孔隙率为25-30％；所述硅氧纳米颗粒的粒径为5-6nm。该复合材料可以作为负极材料进一步缓解充放电过程中体积膨胀产生的应力，提升硅负极材料的导电性和机械强度。提升硅负极材料的导电性和机械强度。


技术研发人员：席利华 赵艳雁 张君平
受保护的技术使用者：惠州弗迪电池有限公司
技术研发日：2020.04.27
技术公布日：2021/11/14