本发明涉及锂离子电池负极材料，特别是涉及一种采用复合多孔碳的低膨胀硅碳及其制备方法与应用。
背景技术：
1、在已知的锂离子电池负极中具有最高4200mah/g的理论比容量，被认定是下一代理想的负极候选材料。目前，仅充/放电体积变化量较小(＜30％)、低比容量(＜1000mah/g)的硅碳复合负极材料被逐渐应用到电动两/三轮、手机、平板等产品上；高比容量(＞1000mah/g)的硅碳复合负极材料在电动汽车、电动飞行器等电动工具上极具使用潜力。
2、目前的硅碳复合负极材料存在以下问题：
3、(1)体积膨胀大：多孔碳结构中的纳米硅在嵌锂过程中会导致其体积膨胀，使得材料整体也进行膨胀，体积变化率高于150％；
4、(2)多孔碳破碎分级会造成浪费：目前多孔碳无法直接制备成可以使用的尺寸粒径，需要经过一步破碎分级，这就造成多孔碳原料的浪费，使得多孔碳制备的新型硅碳的成本较高。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种采用复合多孔碳的低膨胀硅碳及其制备方法与应用，通过优化多孔碳的结构，解决了膨胀体积过大的问题，且该多孔碳来源于其他各种破碎分级后不要的小颗粒多孔碳，实现了废物利用，降低了成本。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
3、提供了一种采用复合多孔碳的低膨胀硅碳，该硅碳材料以复合多孔碳作为碳骨架，纳米硅附着于所述复合多孔碳的孔道中，且所述复合多孔碳颗粒外层包覆有碳包覆层；
4、所述复合多孔碳包括树脂基多孔碳和小颗粒多孔碳，所述小颗粒多孔碳嵌在树脂基多孔碳中，两者之间可存在间隙，且所述树脂基多孔碳的比表面积及孔容都小于小颗粒多孔碳。
5、进一步的，所述低膨胀硅碳材料颗粒粒径的d50分布为5-10μm；碳质量分数含量为40-70％，硅质量分数含量为30-60％。
6、进一步的，所述树脂基多孔碳的质量分数为10-50％，所述小颗粒多孔碳的质量分数为50-90％。
7、进一步的，所述复合多孔碳中可加入碳纳米管、石墨烯、多层石墨、导电纤维中的一种或多种。
8、进一步的，所述树脂基多孔碳的比表面积为1300-1800m2/g，孔容为0.5-0.8cm3/g；
9、所述小颗粒多孔碳粒径d50为20nm-1μm，比表面积为1300-2000m2/g，孔容为0.8-1.1cm3/g。
10、具体的，有较大比表面积和孔容的小颗粒多孔碳中单位面积的沉硅量比树脂基多孔碳中的沉硅量多。
11、采用复合多孔碳的低膨胀硅碳的制备方法，包括以下步骤：
12、s1：制备复合多孔碳：
13、(1)收集小颗粒多孔碳，进一步破碎至d50：20nm-1μm；
14、(2)将(1)中的小颗粒多孔碳加入树脂溶液中分散均匀，并可加入碳纳米管、石墨烯、多层石墨、导电纤维中的一种或多种；
15、(3)将上述树脂溶液进行加热固化、破碎、碳化、造孔、破碎分级；
16、s2：沉硅：将复合多孔碳加入至化学气相沉积设备中，升温至第一温度，通入硅源和惰性保护气体一段时间，使其裂解沉积在多孔碳的孔道中；
17、s3：包碳：沉积完硅后，升温至第二温度，通入碳源和惰性保护气体一段时间，进行碳包覆；
18、s4：待其自然冷却，出料。
19、进一步的，s2中的第一温度为480-560℃，时间为1-20h。
20、进一步的，s3中的第二温度为560-650℃，时间为0.5-24h，且碳源为乙烯、丙烯、乙炔中的一种或多种。
21、一种锂离子电池，所述锂离子电池包括权利要求6-8任一项所述的制备方法制备的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳。
22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
23、1、低膨胀率：目前行业中多孔碳沉积硅的新型硅碳依旧面临着嵌锂膨胀体积过大的问题(体积膨胀大于150％)，本发明通过优化多孔碳的结构，即在纳米级多孔碳外再合成树脂基碳，然后一同造孔，使得大骨架树脂基多孔碳的比表面积和孔容都比较小，而镶嵌其中的纳米级多孔碳的比表面积和孔容较大，这样的树脂基多孔碳中的大骨架树脂基多孔碳沉积的硅会较少，膨胀较低，另外，大骨架树脂基多孔碳也会给镶嵌其中的沉积硅的纳米级多孔碳在膨胀时提供更多的膨胀空间以及束缚力；
24、2、内部多孔结构：本发明示例的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳，内部有较大比表面积的多孔结构碳，大比表面积的多孔碳周围有一定空间，使得纳米多孔碳沉积纳米硅后，在嵌锂过程中有更多的膨胀空间，使得整个颗粒在嵌锂过程中膨胀率极大降低；
25、3、稳定性更高：由于采用复合多孔碳的低膨胀硅碳的复合多孔碳材料中的树脂基多孔碳的比表面积和孔容较小，在电池中应用时，电解液渗入的途径较少，使得该硅碳负极材料的稳定性更高；
26、4、倍率性能更好：由于复合结构的多孔碳中有碳纳米管、石墨烯、多层石墨、导电纤维的一种或多种，使得该采用复合多孔碳的低膨胀硅碳的导电性能更加优异，具有更高的倍率性能；
27、5、实现废物利用：复合多孔碳的主要原料是纳米级多孔碳，该种多孔碳来源于其他各种破碎分级后不要的小颗粒多孔碳，目前行业中多孔碳破碎分级后的小颗粒多孔碳基本无法使用，都是当作固废处理，用废弃的多孔碳为原料，价格低廉，且实现了废物利用。
1.一种采用复合多孔碳的低膨胀硅碳，其特征在于，该硅碳材料以复合多孔碳作为碳骨架，纳米硅附着于所述复合多孔碳的孔道中，且所述复合多孔碳颗粒外层包覆有碳包覆层；
2.根据权利要求1所述的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳，其特征在于，所述低膨胀硅碳材料颗粒粒径的d50分布为5-10μm；碳质量分数含量为40-70％，硅质量分数含量为30-60％。
3.根据权利要求1所述的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳，其特征在于，所述树脂基多孔碳的质量分数为10-50％，所述小颗粒多孔碳的质量分数为50-90％。
4.根据权利要求1所述的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳，其特征在于，所述复合多孔碳中可加入碳纳米管、石墨烯、多层石墨、导电纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳，其特征在于，所述树脂基多孔碳的比表面积为1300-1800m2/g，孔容为0.5-0.8cm3/g；
6.权利要求1-5任一项所述的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，s2中的第一温度为480-560℃，时间为1-20h。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，s3中的第二温度为560-650℃，时间为0.5-24h，且碳源为乙烯、丙烯、乙炔中的一种或多种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求6-8任一项所述的制备方法制备的采用复合多孔碳的低膨胀硅碳。
