1.一种基于硅基分子筛结构的硅碳复合材料,其特征在于:以硅基分子筛为原料,将氧化态的硅原子还原为硅单质,且还原反应时不破坏硅基分子筛的孔道结构,硅基分子筛孔道内分布有碳单质。
2.如权利要求1所述的一种基于硅基分子筛结构的硅碳复合材料,其特征在于:所述的硅基分子筛为选自纯硅分子筛、硅铝分子筛和钛硅分子筛中的任意一种或几种。
3.如权利要求2所述的一种基于硅基分子筛结构的硅碳复合材料,其特征在于:所述的纯硅分子筛为选自SBA和KIT中的任意一种或几种;所述的硅铝分子筛为选自SAPO、ZSM、MCM、丝光沸石、β-分子筛、MOR、SSZ中的任意一种或几种;所述的钛硅分子筛为选自TS、TPSO中的任意一种或几种。
4.如权利要求1所述的基于硅基分子筛结构的硅碳复合材料,其特征在于:将氧化态的硅原子还原为硅单质所用的还原剂为金属还原剂,所述的金属还原剂为镁或铝,镁或铝的质量为硅基分子筛质量的0.05-2倍,还原反应在惰性气氛中进行,反应温度为500-900℃,反应体系升温速率为0.5-3℃/min。
5.如权利要求1所述的基于硅基分子筛结构的硅碳复合材料,其特征在于:硅基分子筛孔道内分布的碳单质是由糖类或烃类碳化生成。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的硅碳复合材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:将硅基分子筛与其质量0.05-2倍的金属还原剂混合均匀,所述的金属还原剂为镁或铝,混匀后在惰性气氛中以0.5-3℃/min的升温速率升至500-900℃焙烧0.5-6h;将焙烧后的混合物冷却,置入氢离子浓度为0.1-5mol/L的酸溶液中搅拌2-48h;过滤、冲洗,得到含有硅单质的中间材料;将含有硅单质的中间材料分散于糖类溶液中并使糖类碳化,或者将含有硅单质的中间材料在烃类气氛中并使烃类碳化,得到硅碳复合材料。
7.如权利要求6所述的硅碳复合材料的制备方法,其特征在于:所述糖类溶液为葡萄糖、蔗糖和壳聚糖中的任意一种或几种,糖类溶液浓度为0.1-3mol/L,且其中糖类溶质质量为含有硅单质的中间材料质量的1-10倍,含有硅单质的中间材料通过超声波分散于糖类溶液中,并在100-250℃反应1-48小时,随后在惰性气氛中,以0.1-10℃/min升温至600-1200℃碳化0.5-12h,过滤、冲洗、干燥,得到硅碳复合材料。
8.如权利要求6所述的硅碳复合材料的制备方法,其特征在于:所述烃类气氛为甲烷、乙烷和乙烯,含有硅单质的中间材料在烃类气氛中以0.1-3℃/min升温至300-1200℃碳化
0.1-2h,得到硅碳复合材料。
9.一种锂离子电池,锂离子电池负极含有如权利要求1-5任一项所述的硅碳复合材料或通过如权利要求7-8任一项所述方法制备的硅碳复合材料。
10.如权利要求9所述的一种锂离子电池,其特征在于,锂离子电池负极制备方法为:按质量比7:2:1将硅碳复合材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合,以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料,将浆料均匀涂敷在金属箔上,经干燥、切片之后得到负极片。