球状硅基储锂材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，包括：提供包括层状堆积结构的球状基体；采用活化剂对所述球状基体进行分步活化处理，并在每步活化处理后，在形成的孔道中形成合碳物质；所述分步活化处理结束并形成所述含碳物质后，在所述孔道中形成含硅物质。2.根据权利要求1所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，所述分步活化处理至少包括：在第一温度下活化处理第一时间，并在形成的孔道中形成合碳物质；升温至第二温度，活化处理第二时间，并在形成的孔道中形成合碳物质。3.根据权利要求2所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度为500℃～700℃，所述第一时间为1h～5h；所述第二温度为710℃～950℃，所述第二时间为0.1h～20h。4.根据权利要求2所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，经过二次活化处理并形成含碳物质后，所述分步活化处理还包括：根据前一步形成含碳物质后材料的孔体积和球形度，判断是否需要进行下一步活化处理。5.根据权利要求4所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，当所述孔体积小于0.3g/cm3时，或者当所述孔体积不小于0.3g/cm3但球形度小于0.7时，则判定需要进行下一步活化处理；当所述孔体积不小于0.3g/cm3且球形度不小于0.7时，则判定无需进行下一步活化处理。6.根据权利要求4所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，所述分步活化处理还包括：判定需要进行下一步活化处理；降低温度并进行活化处理，降温幅度为10℃～50℃，同时时间缩短0.5h～5h。7.根据权利要求1所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，所述活化剂包括h2o，co2，zncl2，k2co3，koh和h3po4中的至少一种。8.根据权利要求1所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，每次形成的所述含碳物质的质量为所述球状硅基储锂材料总质量的0.01％～5％。9.根据权利要求8所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，采用含碳气体在所述孔道中沉积形成所述合碳物质，且所述合碳气体包括甲烷，三聚氰胺，苯胺，乙烯，乙炔，丙烷，丙炔，甲醇及氟碳气体中的至少一种。10.根据权利要求1所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，通过等离子体化学气相沉积工艺形成所述含硅物质，且所述合硅物质中单质硅的质量为所述球状硅基储锂材料总质量的5％～78％。11.根据权利要求10所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，进行等离子体化学气相沉积时，沉积气源包括硅源气体，或者所述沉积气源包括硅源气体和氮源气体。12.根据权利要求11所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，进行等离子体化学气相沉积时，温度为400℃～750℃，压力为50pa～1000pa，所述氮源气体和硅源气体的气体流量比值为0.03～1，沉积时间为20min～500min。13.根据权利要求11所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，其特征在于，
所述氮源气体包括n2和/或nh3，所述硅源气体包括sih4，sihcl3，sih2cl2，sih3cl和sicl4中的至少一种。14.根据权利要求1所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，所述球状基体为经过预氧化处理的中间相炭微球；所述球状基体的制备方法包括：提供1μm～50μm的中间相炭微球；对所述中间相炭微球进行预氧化处理，且预氧化处理后的中间相炭微球的失重率不超过2％，碳元素的质量分数不小于90％。15.根据权利要求14所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，预氧化试剂包括o2，o3和n2o中的至少一种，预氧化温度为400℃～600℃，预氧化时间为1h～5h。16.根据权利要求1所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，形成所述含硅物质后，所述制备方法还包括：在所述球状基体表面形成碳包覆层，且形成碳包覆层时的温度不高于890℃。17.根据权利要求16所述的球状硅基储锂材料的制备方法，其特征在于，形成碳包覆层的碳源气体包括甲烷，三聚氰胺，苯胺，乙烯，乙炔，丙烷，丙炔，甲醇及氟碳气体中的至少一种。18.一种球状硅基储锂材料，包括：包括层状堆积结构的球状基体，所述球状基体包括碳元素，氢元素，氧元素和硫元素，其中碳元素的质量分数不小于90％，所述球状基体中还分布有自所述球状基体的表面向内部延伸且层状分布的孔道，所述孔道中包括含碳物质和含硅物质；碳包覆层，位于所述球状基体的表面。19.根据权利要求18所述的球状硅基储锂材料，其特征在于，位于不同层的部分孔道相互连通。20.根据权利要求18所述的球状硅基储锂材料，其特征在于，所述孔道的孔体积为0.5cm3/g～1.8cm3/g，其中孔径小于10nm的孔道的体积分数为50％～74％。21.根据权利要求18所述的球状硅基储锂材料，其特征在于，所述含碳物质和合硅物质的尺寸为0.05nm～999nm，且所述合硅物质呈硅纳米线结构。22.根据权利要求18所述的球状硅基储锂材料，其特征在于，所述合碳物质包括单质碳，碳氢化合物，碳氮化合物及氟碳化合物中的至少一种；所述含硅物质包括单质硅和/或氮化硅。23.根据权利要求18所述的球状硅基储锂材料，其特征在于，所述含碳物质的质量为所述球状硅基储锂材料总质量的0.01％～5％；所述含硅物质中单质硅的质量为所述球状硅基储锂材料总质量的5％～78％。24.根据权利要求18所述的球状硅基储锂材料，其特征在于，所述碳包覆层的质量为所述球状硅基储锂材料总质量的0.1％～10％。25.根据权利要求18所述的球状硅基储锂材料，其特征在于，所述碳包覆层包括单质碳，碳氢化合物，碳氮化合物及氟碳化合物中的至少一种。

技术总结
本申请提供一种球状硅基储锂材料及其制备方法，所述制备方法包括：提供包括层状堆积结构的球状基体；采用活化剂对所述球状基体进行分步活化处理，并在每步活化处理形成的孔道中形成合碳物质；在所述分步活化处理后的孔道中形成含硅物质。本申请技术方案的球状硅基储锂材料及其制备方法不仅能够保证材料具有较高的球形度，还能提高材料的容量，同时制作成锂离子电池时能够兼具优异的循环性能和倍率快充性能。快充性能。快充性能。


技术研发人员：马飞 魏良勤 高敏 张秀云 李凤凤
受保护的技术使用者：上海杉杉科技有限公司
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/11/8