一种硅碳负极材料、制备方法、应用与流程

技术特征：
1.一种硅碳负极材料，其特征在于，所述复合材料为核壳结构，所述核壳结构从内到外依次为硅核、空腔层、锂硅酸盐层、碳层，所述硅核为微米硅，所述锂硅酸盐层上分布有微孔，所述碳层包覆锂硅酸盐层。2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述空腔层的厚度为60nm～200nm，所述微孔的孔径为10nm～25nm。3.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述核壳结构的外径为0.4um～8um，所述锂硅酸盐层的厚度为30nm～100nm，所述碳层的厚度为15nm～40nm。4.一种如权利要求1
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3任一项所述的硅碳负极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)氧化：取微米硅粉体加入回转炉中氧化得到表面生成二氧化硅层的微米硅粉体；(2)热处理：将氧化后的微米硅粉体过筛后与锂源均匀混合、热处理，将热处理后的粉体于有机酸中酸洗过滤，得滤饼；(3)刻蚀：将滤饼用氢氟酸溶液刻蚀后干燥处理；(4)碳包覆：将经刻蚀并干燥的粉体与气相有机碳源进行热解碳包覆。5.如权利要求4所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：微米硅粉体的中值粒径d50为0.8～5.0um，最大粒径dmax小于14um。6.如权利要求4所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、草酸锂、柠檬酸锂、硝酸锂、氯化锂中的一种或两种以上；所述有机酸为柠檬酸、醋酸、水杨酸、酒石酸、乙二胺四乙酸中的一种或两种的混合；所述气相有机碳源为甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、乙醇、丙酮、苯中的一种或多种。7.如权利要求4所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的氧化过程为：将微米硅粉体加入回转炉，在550～700℃条件下氧化微米硅粉体，使微米硅粉体表面被氧化生成二氧化硅氧化层，回转炉的填充率为10％～30％、转速为0.4～2.0r/min，回转炉中的压缩空气流量为1.0～5.0l/min，氧化时间为30～90min。8.如权利要求4所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的热处理为：将氧化后的微米硅粉体筛分处理，与锂源均匀混合后加入回转炉，在惰性气氛下以5℃/min速度升温至500～800℃反应3～12h；将反应后得到的产物加入到有机酸水溶液中，搅拌分散得浆料，至浆料的ph值为2.0～4.5停止搅拌，过滤，收集滤饼；所述热处理过程中氧化后的微米硅粉体与锂源的摩尔比为4～8。9.如权利要求4所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的刻蚀为：将热处理后得到的滤饼加入到氢氟酸溶液中搅拌20～120min，过滤、烘干、筛分；所述氢氟酸溶液的质量分数为2％～10％；所述步骤(4)中的碳包覆为：将刻蚀后得到的粉体转入回转炉，在温度为750℃～1100℃、转速为0.4～1.0r/min、氮气流量为3.5～5.0l/min，有机碳源流流量为0.5～1.5l/min，包覆改性时间为2
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5h。10.一种锂离子电池，其特征在于包含如权利要求1
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3任一项所述的硅碳负极材料。

技术总结
本发明公开了一种硅碳负极材料，所述复合材料为核壳结构，所述核壳结构从内到外依次为硅核、空腔层、锂硅酸盐层、碳层，所述硅核为微米硅，所述锂硅酸盐层上分布有微孔，所述碳层包覆锂硅酸盐层。微米硅来源广泛、成本低廉、制备工艺可控性高，适于规模化生产，中空层与微孔结构提供了充放电过程中体积膨胀收缩的空间，极大降低了粉体膨胀率，避免结构坍塌，结构稳定，可逆容量高、循环性能好。作为锂离子电池的负极材料方面具有广阔的应用前景。本发明还公开了制备方法，通过氧化、热处理、刻蚀、碳包覆，制备过工艺简单易行，无污染、设备简单投入小，适于大规模生产。适于大规模生产。适于大规模生产。


技术研发人员：吴云胜 胡晓东 吴泽轶 何晓云 石九菊 郭泽都 秦冯祥 蒋勇明 吴亚平
受保护的技术使用者：四川金汇能新材料股份有限公司
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2021/11/17