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专利号: 2022104369166
申请人: 河南集越新材料有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种硅碳负极材料,其特征在于:包括内核和外壳,内核为微米硅颗粒,外壳为多孔碳骨架层,内核与外壳之间留有空腔,空腔内有碳纳米管和纳米碳颗粒构成的交联结构,交联结构中的碳纳米管嵌入内核和外壳中;交联结构中的碳纳米管的长度方向沿微米硅颗粒的径向分布;碳骨架层外部有致密的碳包覆层。

2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料,其特征在于:所述微米硅颗粒的粒径为1 10微~米;空腔的间隙为100 500nm;纳米碳颗粒的粒径为10 50nm;多孔碳骨架层的厚度为1 10微~ ~ ~米;碳包覆层的厚度为50 100nm。

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3.根据权利要求1所述的硅碳负极材料,其特征在于:所述碳包覆层为热解沉积碳膜。

4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料,其特征在于:所述纳米碳颗粒为石墨烯或炭黑。

5.一种硅碳负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将微米硅颗粒、纳米碳颗粒、氧化铝溶胶进行超声研磨分散,再进行喷雾造粒,在保护气氛条件下煅烧后得到前驱体,前驱体的内核为微米硅颗粒,外部包覆一层纳米氧化铝颗粒和纳米碳颗粒;

2)前驱体与沥青混捏,在研磨成粉体,在保护气氛条件下碳化,得到成型颗粒;

3)成型颗粒在催化剂盐溶液中浸渍,负载催化剂盐溶液,干燥后放入反应炉中,通入还原性气体加热,催化剂还原后,再通入热解碳源气体,在成型颗粒内部和表面沉积碳纳米管,得到骨架颗粒;

4)骨架颗粒先碱溶,脱除氧化铝颗粒,再酸洗纯化,脱除催化剂;

5)酸洗纯化后的颗粒在热解炉中加热,通入热解碳源气体进行热解碳膜沉积。

6.根据权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法,其特征在于:步骤3)中,成型颗粒在反应炉内先加热到700℃,再在650℃条件下保温,同时通入650℃的碳源气体,成型颗粒由内至外产生温度梯度,反应一段时间后,再将成型颗粒加热到700℃,保温温度提高到670℃,同时通入670℃的碳源气体,反应一段时间后,再将成型颗粒加热到700℃,保温温度提高到700℃,同时通入700℃的碳源气体,直至反应完成。

7.一种硅碳负极材料的制备系统,其特征在于:包括反应炉,反应炉的顶部设有气固分离器,反应炉内设有活动的流化床,流化床的顶部设有升降机构;反应炉设有沿高度方向的上加热段和下加热段,上加热段和下加热段设有独立的温控机构;所述反应炉的底部设有进气口。