用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料及其制备方法和锂离子电池

摘要

本发明公开了一种用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料及其制备方法和由该陶瓷材料制成的锂离子电池。该SiOC陶瓷材料包括摩尔比为1∶α∶β的硅元素、氧元素和碳元素，α为0.4～2.0，β为0.4～5.0，且α+β为0.8～7.0；其制备方法包括步骤：准备如下式的有机硅聚合物：a(R₁R₂SiO)_x(R₃R₄SiO₂)_y(R₅R₆SiO₃)_zb其中，a和b为封端官能团，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及R₆为官能团，其中至少有一个官能团为氢基或烯基，x为0.3～1，y为0～0.7，z为0～0.5，且x＋y＋z＝1；并准备含有能与硅氢基、硅羟基或烯基反应的活性基团的有机小分子化合物；将有机硅聚合物和有机小分子化合物混合并交联固化制成共聚物，再进行高温裂解即得。本发明的锂离子电池具有较高容量、较好的循环性能和较高的可逆容量。

主权项

一种用于制备锂离子电池负极的SiOC陶瓷材料的制备方法，所述SiOC陶瓷材料包括硅元素、氧元素和碳元素，所述硅元素、氧元素和碳元素的摩尔比为1∶α∶β，所述α为0.4～2.0，所述β为0.4～5.0，且α+β为0.8～7.0；所述SiOC陶瓷材料中的自由碳含量大于20 wt%，该制备方法包括以下步骤：（1）准备先驱体：准备有机硅聚合物和有机小分子化合物；所述有机硅聚合物的分子式如下：a(R₁R₂SiO)_x(R₃R₄SiO₂)_y(R₅R₆SiO₃)_zb其中，a和b为封端官能团，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及R₆为官能团，所述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及R₆中至少有一个官能团为氢基或烯基，所述x为0.3～1，y为0～0.7，z为0～0.5，且x＋y＋z＝1；所述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及R₆中还包含有1～20个碳的烃基；且y和z均不能为0；所述有机硅聚合物为聚硅氧烷；所述有机小分子化合物中含有能与硅氢基、硅羟基或烯基反应的活性基团；所述有机小分子化合物的主链是碳链，所述活性基团包括炔基、烯基或羰基；（2）交联固化：将所述有机硅聚合物和有机小分子化合物混合，所述有机小分子化合物和有机硅聚合物的质量比为（0.2～1）∶1，混合物中添加有催化剂，所述催化剂包括过氧化苯甲酰或者氯铂酸，在50℃～450℃的温度条件下进行交联固化，制成共聚物；（3）高温裂解：将所述共聚物，在氮气、氢气、惰性气体气氛或真空条件下，以小于10℃/min的升温速率升至800℃～1400℃，进行高温裂解，得到SiOC陶瓷材料。