【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池复合负极材料领域，具体涉及一种栗状硅锡基复合负极材料、其制备方法和应用。
技术介绍
1、化石燃料的有限供应和全球变暖正在促进电动汽车的发展，以取代以汽油为燃料的汽车。锂离子电池，广泛应用于便携式电子设备，是电动汽车很有前途的动力来源。现阶段，石墨负极仍然是商业主流，但其较低的理论比容量372mah/g，限制了其在高能量密度新一代锂离子电池中的应用与发展。因此，替代材料的开发迫在眉睫，其中硅和锡因其较高的理论容量、较低的电位和丰富的储量脱颖而出，但是在充放电过程中暴露出巨大的体积膨胀(约300%)阻碍了其应用。因此，大量研究人员尝试了从碳质基体和非碳质基体出发，从本征材料的纳米化、复合材料构建、三维结构构建等方面进行改善，均有一定成效。
2、cn113782732a介绍了一种单原子锡基复合碳材料及其制备方法，将锡盐、酚类物质、醛类物质以及溶剂混合，并进行酚醛树脂聚合反应；所得产物进行固液分离，对所得固体部分进行炭化处理后得到所述单原子锡基复合碳材料，首周放电容量在1170-1430mah/g，是石墨容量的3-4倍，但100周循环后容量仅为388-478mah/g，100周容量保持率不足40%，该法对碳和锡复合后的容量性能提升较大，但是较低的容量保持率限制其发挥。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中硅锡基复合负极材料在充放电过程中容量保持率低的缺陷。因此，提供了一种栗状硅锡基复合负极材料、其制备方法和应用。本专利技术的硅锡
2、本专利技术是通过如下技术方案解决上述技术问题的。
3、本专利技术提供了一种硅锡基复合负极材料，其包含20%-32%的硅元素、40%-55%的锡元素、10%-20%的碳元素、5%-11%的氧元素以及0.5%-1.5%的氮元素；百分比为各元素占所述硅锡基复合负极材料总质量的百分比；
4、所述的硅锡基复合负极材料为两层包覆的栗状结构，核为硅锡基材料，第一层为碳纳米管掺杂碳层；第二层为非晶态氮掺杂碳层；所述第一层和第二层之间有空腔。
5、在一些实施方式中，所述硅元素的含量为21%-29%，例如25.5%、25.3%、27.8%、26.3%、25.1%、25.4%、28.3%、25.8%、24.7%、26.1%、25.9%、27.3%或27.7%。
6、在一些实施方式中，所述锡元素的含量为44%-52%，例如49.7%、49.5%、46.6%、49.9%、51.9%、49.4%、45.9%、49.8%、47.9%、50.2%或50.1%。
7、在一些实施方式中，所述碳元素的含量为13%-17%，例如16%、15.1%、15.4%、14.2%、16.2%、17%、14.8%、15.9%、13.05%、13.7%或13.1%。
8、在一些实施方式中，所述氧元素的含量为6%-9.5%，例如7.8%、8.9%、9.1%、8.3%、6.9%、8.1%、7.9%、8.2%、8.5%、8%或7.7%。
9、在一些实施方式中，所述氮元素的含量为0.7%-1.2%，例如0.8%、1%、0.9%、1.1%、0.7%、1.2%或0.95%。
10、在一些实施方式中，所述硅锡基复合负极材料中还包含氢元素。所述氢元素的含量可为0.1%-0.4%；例如0.2%。
11、在一些实施方式中，所述硅锡基复合负极材料的d50为100nm-180nm，优选为120nm-160nm，例如130nm、140nm、160nm、150nm、135nm、155nm、145nm、125nm或148nm。
12、在一些实施方式中，所述硅锡基复合负极材料的孔径为10nm-22nm，优选为14nm -19nm，例如16.2nm、14.8nm、16.7nm、15.9nm、18.1nm、18.4nm、17.6nm、17.3nm、15.8nm、19.2nm或17.8nm。
13、在一些实施方式中，所述硅锡基复合负极材料的电导率为2×10^4s/m-4×10^4s/m，优选为2.3×10^4s/m-3.7×10^4s/m，例如2.4×10^4s/m、3.1×10^4s/m、2.8×10^4s/m、3.4×10^4s/m、3.7×10^4s/m、3.5×10^4s/m、2.7×10^4s/m、2.3×10^4s/m、3.3×10^4s/m、2.9×10^4s/m或2.6×10^4s/m。
14、在一些实施方式中，所述硅锡基复合负极材料的电荷转移内阻为22ω-36ω，优选为25ω-34ω，例如25.7ω、28.1ω、30.8ω、33.8ω、26.8ω、29.7ω、30.7ω、32.8ω、29.8ω、29.9ω、25.8ω、27.9ω或33.1ω。
15、在一些实施方式中，所述硅锡基复合负极材料由21%-29%的硅元素、44%-52%的锡元素、13%-17%的碳元素、6%-9.5%的氧元素、0.7%-1.2%的氮元素和0.1%-0.4%的氢元素组成。
16、在一些实施方式中，所述硅锡基复合负极材料为如下任一方案：
17、方案1：25.5%的硅元素、49.7%的锡元素、16%的碳元素、7.8%的氧元素、0.8%的氮元素和0.2%的氢元素；
18、方案2：25.3%的硅元素、49.5%的锡元素、15.1%的碳元素、8.9%的氧元素、1%的氮元素和0.2%的氢元素；
19、方案3：27.8%的硅元素、46.6%的锡元素、15.4%的碳元素、9.1%的氧元素、0.9%的氮元素和0.2%的氢元素；
20、方案4：26.3%的硅元素、49.9%的锡元素、14.2%的碳元素、8.3%的氧元素、1.1%的氮元素和0.2%的氢元素；
21、方案5：25.1%的硅元素、51.9%的锡元素、15.1%的碳元素、6.9%的氧元素、0.8%的氮元素和0.2%的氢元素；
22、方案6：25.4%的硅元素、49.4%的锡元素、16.2%的碳元素、8.1%的氧元素、0.9%的氮元素和0.2%的氢元素；
23、方案7：28.3%的硅元素、45.9%的锡元素、17%的碳元素、7.9%的氧元素、0.7%的氮元素和0.2%的氢元素；
24、方案8：25.8%的硅元素、49.7%的锡元素、14.8%的碳元素、8.3%的氧元素、1.2%的氮元素和0.2%的氢元素；
25、方案9：24.7%的硅元素、49.8%的锡元素、15.9%的碳元素、8.2%的氧元素、1.2%的氮元素和0.2%的氢元素；
26、方案10：26.1%的硅元素、47.9%的锡元素、16.2%的碳元素、8.5%的氧元素、1.1%的氮元素和0.2%的氢元素；
27、方案11：25.9%的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅锡基复合负极材料，其特征在于，其包含20%-32%的硅元素、40%-55%的锡元素、10%-20%的碳元素、5%-11%的氧元素以及0.5%-1.5%的氮元素；百分比为各元素占所述硅锡基复合负极材料总质量的百分比；
2.如权利要求1所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，其满足如下条件中一个或多个：
3.如权利要求1所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，所述硅锡基复合负极材料由21%-29%的硅元素、44%-52%的锡元素、13%-17%的碳元素、6%-9.5%的氧元素、0.7%-1.2%的氮元素和0.1%-0.4%的氢元素组成；
4.如权利要求1-3中任一项所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，所述硅锡基复合负极材料由下述方法制得，所述方法包括如下步骤（1）-步骤（4）：
5.如权利要求4所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，其满足如下条件中一个或多个：
6.如权利要求5所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，其满足如下条件中一个或多个：
7.如权利要求6所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，所述步骤
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的硅锡基复合负极材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤（1）-步骤（4）：
9.一种如权利要求1-7中任一项所述的硅锡基复合负极材料在电池中的应用。
10.一种电池，其包含如权利要求1-7中任一项所述的硅锡基复合负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种硅锡基复合负极材料，其特征在于，其包含20%-32%的硅元素、40%-55%的锡元素、10%-20%的碳元素、5%-11%的氧元素以及0.5%-1.5%的氮元素；百分比为各元素占所述硅锡基复合负极材料总质量的百分比；
2.如权利要求1所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，其满足如下条件中一个或多个：
3.如权利要求1所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，所述硅锡基复合负极材料由21%-29%的硅元素、44%-52%的锡元素、13%-17%的碳元素、6%-9.5%的氧元素、0.7%-1.2%的氮元素和0.1%-0.4%的氢元素组成；
4.如权利要求1-3中任一项所述的硅锡基复合负极材料，其特征在于，所述硅锡基复合负极材料由下述方法制得，所述方法包括如下步骤（1）-步骤（4）：
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨广，顾凯，乔永民，王旭峰，胡钦山，何丽，
申请(专利权)人：宁波杉杉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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