一种碳硅复合材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种碳硅复合材料，其特征在于该复合材料包括由内到外的石墨核心和致密硅层，在该复合材料中，所述致密硅层的密度为2～2.33g/cm3。2.根据权利要求1所述的碳硅复合材料，在该复合材料中，所述石墨核心的d50是2-20μm，所述致密硅层的厚度是1-200nm。3.根据权利要求1所述的碳硅复合材料，所述碳硅复合材料的比表面积是1至30m2/g，且致密硅层中的硅相对于碳硅复合材料的量是4-10wt％。4.根据权利要求1所述的碳硅复合材料，该复合材料的最外层进一步包覆碳层。5.根据权利要求4所述的碳硅复合材料，在该复合材料中，所述碳层的厚度是1-200nm。6.一种碳硅复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a)在石墨核心表面通过气相沉积形成致密硅层，以制备石墨-硅颗粒作为第一碳硅复合材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，在所述步骤a)中的气相沉积中，使用的反应气体是硅烷，气相沉积温度是350至450℃。8.根据权利要求6所述的制备方法，该方法在步骤a)之后还包括：b)通过高速搅拌将碳前驱体包覆在所述致密硅层上，以制备石墨-硅-碳前驱体颗粒；c)将所述石墨-硅-碳前驱体颗粒加热到600-1000℃以制备第二碳硅复合材料。9.根据权利要求8所述的制备方法，在所述步骤b)中，搅拌时的温度是50-100℃，且所述碳前驱体的熔点或软化点是110-200℃。10.根据权利要求8所述的制备方法，在所述步骤b)中，所述碳前驱体是沥青，且搅拌速度是100-5000rpm。

技术总结
本公开涉及一种碳硅复合材料，其特征在于，该复合材料包括由内到外的石墨核心和致密硅层，在该复合材料中，所述致密硅层的密度为2～2.33g/cm3。根据本公开制备的碳硅复合材料，纳米硅与石墨充分紧密接触，显著提高了导电性。本公开的相同质量的硅壳层的体积不到纳米硅颗粒堆积成的疏松硅层的1/6，对应充放电过程中膨胀的体积也只有1/6，有效解决了硅材料充放电过程中体积膨胀的问题。而且，本公开的碳硅复合材料比表面积大，即使硅壳层表面不做任何处理，也能提高首次充放电容量达92％以上。此外，在通过二次沥青包覆的情况下，硅材料外面包覆了一层碳，避免了硅材料与电解液的直接接触。接接触。接接触。


技术研发人员：邱新平 郑曦 张文广 李慧玉
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2020.09.02
技术公布日：2022/3/18