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一種硅?氮化硅?碳復(fù)合材料及制備方法及應(yīng)用方法與流程

文檔序號(hào):12130028閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種硅-氮化硅-碳復(fù)合材料,其特征在于,復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)組成中包括球形納米硅、氮化硅納米線及石墨烯包覆層,所述的氮化硅納米線原位生長(zhǎng)在球形納米硅顆粒的表面,氮化硅納米線外再修飾石墨烯包覆層,結(jié)構(gòu)組成中的重量百分比為:

球形納米硅 40~70%;

氮化硅 20~40%;

石墨烯 10~20%。

2.如權(quán)利要求1所述的一種硅-氮化硅-碳復(fù)合材料,其特征在于:所述球形納米硅顆粒中值粒徑10~200nm。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的硅-氮化硅-碳復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,采用如下制備步驟:

(1)、制備硅-氮化硅復(fù)合物:將球形納米硅置于氣氛爐中,通氮?dú)廒s走爐內(nèi)空氣,以1~10℃min升溫速率將爐內(nèi)溫度升至1200~1400℃,然后恒溫1~4h,恒溫結(jié)束后,自然降溫至室溫;且在升溫和降溫過(guò)程中,通入氨氣和氮?dú)獾幕旌蠚?,氨氣與氮?dú)饣旌系捏w積比為4∶1~8∶1,混合氣流速100~200SCCM,得到“硅-氮化硅”復(fù)合物;

(2)、制備漿料:將硅-氮化硅復(fù)合物投入到氧化石墨烯水溶液中混合均勻得到漿料;所述的氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的固含量為5~10wt%,且氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯固體與“硅-氮化硅”復(fù)合物的重量比為1∶2~1∶4.5;

(3)、噴霧造粒:將漿料送入噴霧造粒設(shè)備中進(jìn)行噴霧造粒,且噴霧造粒設(shè)備的進(jìn)口溫度為250~400℃,噴霧造粒設(shè)備的出口溫度為100~120℃,得到氧化石墨烯包覆的硅基復(fù)合材料;

(4)、熱處理:在熱處理設(shè)備中,并通入H2和氬氣混合氣氛,以3℃/min的升溫速率升溫至400~800℃對(duì)硅基復(fù)合材料進(jìn)行還原,然后恒溫0.5~1h,自然冷卻,得到由石墨烯、氮化硅納米線及球形納米硅復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成的高容量硅基復(fù)合材料;

(5)、篩分:將高容量硅基復(fù)合材料過(guò)250目標(biāo)準(zhǔn)篩,得到D50=8.3um的粉體,即“硅-氮化硅-碳”復(fù)合材料。

4.如權(quán)利要求3所述的硅-氮化硅-碳復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,所述的氧化石墨烯固體的層數(shù)在5~10層,氧含量45~48%,直徑0.2~5um。

5.如權(quán)利要求3所述的硅-氮化硅-碳復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,所述的噴霧造粒設(shè)備將位于其內(nèi)的物料的中值粒徑控制在5~15μm。

6.如權(quán)利要求3所述的硅-氮化硅-碳復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,所述的熱處理設(shè)備采用高溫回轉(zhuǎn)爐。

7.一種如權(quán)利要求1或2所述的硅-氮化硅-碳復(fù)合材料的應(yīng)用方法,其特征在于,將所述硅-氮化硅-碳復(fù)材料與石墨按重量比1∶9~3∶7的比例放入混料機(jī)中混料2~10小時(shí),得到作為負(fù)極極片制備所需的活性物質(zhì)。

8.如權(quán)利要求7所述的硅-氮化硅-碳復(fù)合材料的應(yīng)用方法,其特征在于:所述的石墨包括人造石墨、中間相石墨、天然石墨。

9.如權(quán)利要求7所述的硅-氮化硅-碳復(fù)合材料的應(yīng)用方法,其特征在于:所述的石墨的D50粒徑為6~20um。

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