(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211130833.0 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 天津巴莫 科技有限责任公司 地址 300000 天津市新 技术产业园区华苑 产业区 （环外） 海 泰大道8号 (72)发明人 徐士民　 (74)专利代理 机构 北京华进京联知识产权代理 有限公司 1 1606 专利代理师 彭辉 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 4/48(2010.01) H01M 4/587(2010.01) H01M 4/62(2006.01)H01M 10/0525(2010.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 改性硬碳硅碳复合材料及其制备方法和应 用、 锂离子电池 (57)摘要 本发明涉及一种改性硬碳硅碳复合材料及 其制备方法和应用、 锂离子电池， 其包括以下步 骤： 将硬碳前驱体与氧化亚硅混合进行第一煅 烧， 制备硬碳硅碳复合材料； 将硬碳硅碳复合材 料与填充有有机锂化合物的碳纳米管混合进行 第二煅烧， 制备预锂化硬碳硅碳复合材料； 将预 锂化硬碳硅碳复合材料与氮源、 磷源及有机聚合 物混合进行第三煅烧。 各步骤之间共同作用， 使 制备得到的改性硬碳硅碳复合材料用作负极材 料时， 首次循环效率和克容量较高， 且循环性能 较好。 权利要求书2页 说明书14页 附图4页 CN 115360339 A 2022.11.18 CN 115360339 A 1.一种改性硬碳硅碳复合材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将硬碳前驱体与氧化 亚硅混合进行第一煅烧， 制备硬碳硅碳复合材 料； 将所述硬碳硅碳复合材料与填充有有机锂化合物的碳纳米管混合进行第 二煅烧， 制备 预锂化硬碳硅碳复合材 料； 将所述预锂化硬碳硅碳复合材 料与氮源、 磷 源及有机聚合物混合进行第三煅烧。 2.如权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述硬碳前驱体的制备包括以下步骤： 将生物质材 料依次进行碳 化处理和粉碎处 理， 制备所述硬碳前驱体。 3.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述生物质材料选自核桃青皮、 桔柑、 花 生壳、 椰壳、 淀粉、 甘蔗 、 玉米、 红薯、 海藻、 麦秆、 木材和果壳 中的至少一种。 4.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述硬碳前驱体与所述氧化亚硅的质量 比为(3～10 0):(0.01～3 0)。 5.如权利要求1～4任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述填充有有机锂化合物的 碳纳米管的制备包括以下步骤： 将碳纳米管、 有机锂化 合物和有机溶剂混合回流。 6.如权利要求5所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述 碳纳米管的直径为3nm～10 0nm。 7.如权利要求1～4、 6任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述硬碳硅碳复合材料与 所述填充有有机锂化 合物的碳纳米管的质量比为(2 ～100):(0.01～ 20)。 8.如权利要求1～4、 6任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述预锂化硬碳硅碳复合 材料、 所述氮源、 所述磷源与所述有机聚合物的质量比为(2～100):(0.1～20):(0.1～20): (0.2～50)。 9.如权利要求8所述的制备方法， 其特征在于， 所述氮源选自氨气、 乙二胺、 丙二胺、 丁 二胺、 己二胺、 尿素、 吡啶、 吡咯、 含氮离子液体、 磷酸氢铵、 磷酸氢二铵、 磷酸铵、 碳酸铵和碳 酸氢铵中的至少一种； 所述磷源选自单质磷、 五氧化二磷、 磷酸锂、 磷酸氢铵、 磷酸氢二铵、 磷酸铵和磷酸钙 中的至少一种； 所述有机聚合物选自环氧树脂、 酚醛树脂、 聚苯乙烯、 聚甲 基丙烯酸甲酯、 聚苯胺、 聚乙烯醇和沥青中的至少一种。 10.如权利要求1～4、 6及9任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法满足如 下条件(1)、 (2)及(3)中的至少一个： (1)所述第一煅烧的温度为5 00℃～1500℃， 时间为5 h～40h； (2)所述第二煅烧的温度为20 0℃～1000℃， 时间为1h～ 20h； (3)所述第三煅烧的温度为3 00℃～1500℃， 时间为1h～15 h。 11.如权利要求1～4、 6及9任一项所述的制备方法， 其特征在于， 进行所述第三煅烧步 骤后， 还包括将得到的掺杂预锂化硬碳硅碳复合材 料进行包覆处 理的步骤。 12.如权利要求1 1所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述包覆处 理包括以下步骤： 将所述掺杂预锂化硬碳硅碳复合材料和包覆剂混合进行第四煅烧， 所述包覆剂选自氧 化物、 氟化物和磷酸盐中的至少一种。 13.如权利要求12所述的制备方法， 其特征在于， 所述氧化物选自氧化钛、 氧化铝、 氧化 锆、 氧化镁、 氧化铁、 氧化铌、 氧化钨、 氧化锶、 氧化铜、 氧化铈和氧化钇中的至少一种； 所述 氟化物选自氟化铝、 氟化锆、 氟化镁、 氟化钙、 氟化锂、 氟化钠和氟化钾中的至少一种； 所述 磷酸盐选自磷酸锂、 磷酸钠、 磷酸铝、 磷酸锆、 磷酸钙和磷酸钾中的至少一种。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115360339 A 214.一种改性硬碳硅碳复合材料， 其特征在于， 包括预锂化硬碳硅碳复合材料A和设置 在A表面的第一包覆层 B； A包括均匀分散的锂复合物a1和硬碳硅碳复合材 料a2； a1包括： 碳纳米管及填充在碳纳米管内的锂化 合物和碳材 料； a2包括： 硬碳、 纳米硅和二氧化硅， 其中， 纳米硅和部分二氧化硅分散在硬碳中， 部分二 氧化硅包覆在硬碳和纳米硅 颗粒的表面； B包括氮和磷掺杂的热解 碳。 15.如权利要求14所述的改性硬碳硅碳复合材料， 其特征在于， 所述预锂化硬碳硅碳复 合材料掺杂有氮元 素和磷元 素。 16.如权利要求14所述的改性硬碳硅碳复合材料， 其特征在于， 所述第 一包覆层的表面 设置有第二包覆层， 所述第二包覆层包括氧化物、 氟化物和磷酸盐中的至少一种。 17.一种锂离子电池， 其特征在于， 包括正极、 隔膜和负极， 所述正极和所述负极设于所 述隔膜的两侧， 所述负极包括权利要求1～13任一项所述的改性硬碳硅碳复合材料的制备 方法制备 的改性硬碳硅碳复合材料或权利要求14～16任一项所述的改性硬碳硅碳复合材 料。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115360339 A 3