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申请/专利权人：湖南智电谷新能源技术研究院有限公司
摘要：本发明提供了一种具有分级多孔结构的硅碳负极材料及其制备方法与应用。本发明采用小粒径的金属硅合金粉末，同时辅以超高的冷却速度使得合金粉末中硅全部呈放射状纳米纤维析出，再通过酸刻蚀金属硅合金得到硅纳米纤维组成的多孔微球框架，然后经化学气相沉积一次碳包覆，最后经液相浸渍‑碳化的二次碳包覆，制备的硅碳负极材料具有独一无二的微观结构，颗粒内部硅纳米纤维表面包覆碳与颗粒外部整体碳包覆，可显著提高硅碳负极材料的导电性，提高电化学性能；同时双重碳包覆为充放电时硅的膨胀收缩提供缓冲基质，且可隔绝电解液直接与硅接触，避免副反应发生。以上多级结构的协同作用保证本发明的硅碳负极材料具有优异的可逆容量与循环稳定性。
主权项：1.一种具有分级多孔结构的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以金属-硅合金粉末为原料，经酸洗去除金属-硅合金粉末中除硅以外的金属后，进行水浴反应，得具有放射状纳米纤维结构的多孔硅微球；S2：将所述具有放射状纳米纤维结构的多孔微球采用氢氟酸酸洗，去除SiOx，得不含硅氧化物的多孔硅微球；S3：将所述不含硅氧化物的多孔硅微球采用化学气相沉积进行一次碳包覆反应，得硅碳负极材料中间体；S4：将所述硅碳负极材料中间体分散于有机碳源溶液中，搅拌蒸发溶剂后，再高温热解，即得；所述金属-硅合金粉末颗粒呈球形或类球形，粒径为0.1～5μm；所述化学气相沉积通入含碳元素气体和载气；所述含碳元素气体包括烷烃类、烯烃类、炔烃类、苯环类、一氧化碳、二氧化碳中的至少一种；所述有机碳源溶液的粘度为1～10000mPa·s；其中，一次碳包覆层厚度为5～100nm；二次碳包覆层厚度为0.1～2μm；一次碳包覆层与二次碳包覆层之间存在空隙；所述空隙体积占硅碳负极材料体积的10％～30％。
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