本发明涉及化学工艺的，具体涉及一种含sinx/si的复合硅层的硅碳材料及制备方法。
背景技术：
1、新能源技术的迅猛发展带动了对高性能电极材料的迫切需求。目前使用的石墨负极材料的理论容量仅为372mah/g，为了满足高能量密度的要求，硅材料因其出色的储锂性能而成为理想的负极材料选择。其室温下的储锂容量高达3579mah/g，是石墨材料的近10倍。在锂离子的脱嵌过程中，硅材料的结构显示出良好的稳定性。此外，硅材料的嵌锂电位略高于石墨，这有助于降低锂枝晶的形成风险。硅材料不仅资源丰富，成本低廉，而且对环境友好，具有巨大的商业化前景。
2、化学气相沉积(cvd)方法沉积均匀，有很好的绕镀性，是常用的负极制备技术之一。在碳基底上沉积硅得到的硅碳材料，在硅碳界面存在化学键合，可以有效地缓解体积膨胀,并且这种方法工艺简单，有利于工业生产，已经得到广泛的应用。但是上述材料碳和硅在完全锂化过程中体积膨胀巨大差异巨大(分别是10％和300％)，过高的硅含量会导致硅层与碳基底分离，导致循环性能迅速降低。
技术实现思路
1、为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
2、一种含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，将碳基材置于管式炉中，在一定温度下，按照一定的比例同时通入硅源和氮源并到达一定的气压，通过气相沉积的方法，得到sinx的复合硅层。
3、作为优选方式，硅层含有si3n4陶瓷相和非化学计量比的sinx，si3n4陶瓷相不具备电化学活性，作为惰性相缓解硅材料嵌锂过程中的体积膨胀，非化学计量比的sinx具备一定的电化学活性，提供一定的容量的同时，促进生成含氮的sei膜，提升电极的锂离子迁移速率，同时，在气相沉积的同时，含氮自由基和含硅自由基的结合与硅和硅之间的成键具备一定的竞争效应，减小硅颗粒的粒度，得到sinx/si纳米互嵌入结构，sinx不仅均匀的分散了纳米硅颗粒，同时防止材料循环过程的电化学烧结，提升了材料的循环性能。
4、作为优选方式，所述碳基材具备导电性和一定的储锂容量，选自石墨、硬碳、多孔碳、或碳纳米管材料。
5、作为优选方式，所述气相沉积为化学气相沉积cvd或等离子体增强化学气相沉积pecvd，温度范围为300℃-800℃，功率为100-500w。
6、作为优选方式，所述硅源为硅烷，所述氮源为氨气、氮气、三氟化氮的一种或几种。
7、作为优选方式，所述硅源和氮源的体积比在5-0.2之间。
8、作为优选方式，若沉积方法为化学气相沉积cvd，气压范围为100-3000pa，温度范围为400℃-600℃。
9、作为优选方式，若沉积方法为等离子体增强化学气相沉积pecvd，气压范围为0-100pa，温度范围为300℃-600℃，功率为100-500w。
10、作为优选方式，将碳基材置于管式炉中，通入氩气，以5℃/min升温到300-800℃，然后按照一定的比例同时通入硅源和氮源并到达一定的气压，通过气相沉积的方法，得到sinx的复合硅层。
11、本发明的第二个目的是提供一种所述的制备方法得到的含sinx/si的复合硅层，内部结构为纳米sinx和纳米硅的互嵌入结构，其中纳米硅颗粒小于5nm。
12、本发明的有益效果为：
13、以本发明中含sinx/si的复合硅层的硅碳材料与普通的cvd硅碳复合材料相比，有以下的优势：1.含sinx/si的复合硅层促进生成含氮的sei膜，提升电极的锂离子迁移速率。2.sinx/si纳米互嵌入结构的构建，均匀的分散了纳米硅颗粒，同时防止材料循环过程的电化学烧结，提升了材料的循环性能。3.工艺简单，匹配当下最常见的cvd硅碳材料制备工艺，不需要引入新的工序和设备，应用成本低。
14、本发明中的硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料时，具有较高的首次库伦效率，并且电池容量较，循环稳定性较好，是一种非常有应用潜能的锂离子电池负极材料，制备得到锂离子电池在首圈电流为200ma/g测试条件下，首次库伦效率为78-85％，首周放电容量为1500-2600mah/g，循环稳定性较高。
1.一种含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于，将碳基材置于管式炉中，在一定温度下，按照一定的比例同时通入硅源和氮源并到达一定的气压，通过气相沉积的方法，得到sinx的复合硅层。
2.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于：硅层含有si3n4陶瓷相和非化学计量比的sinx，si3n4陶瓷相不具备电化学活性，作为惰性相缓解硅材料嵌锂过程中的体积膨胀，非化学计量比的sinx具备一定的电化学活性，提供一定的容量的同时，促进生成含氮的sei膜，提升电极的锂离子迁移速率，同时，在气相沉积的同时，含氮自由基和含硅自由基的结合与硅和硅之间的成键具备一定的竞争效应，减小硅颗粒的粒度，得到sinx/si纳米互嵌入结构，sinx不仅均匀的分散了纳米硅颗粒，同时防止材料循环过程的电化学烧结，提升了材料的循环性能。
3.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于，所述碳基材具备导电性和一定的储锂容量，选自石墨、硬碳、多孔碳、或碳纳米管材料。
4.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于，所述气相沉积为化学气相沉积cvd或等离子体增强化学气相沉积pecvd，温度范围为300℃-800℃，功率为100-500w。
5.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于，所述硅源为硅烷，所述氮源为氨气、氮气的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于，所述硅源和氮源的体积比在5-0.2之间。
7.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于，若沉积方法为化学气相沉积cvd，气压范围为100-3000pa，温度范围为400℃-600℃。
8.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于，若沉积方法为等离子体增强化学气相沉积pecvd，气压范围为0-100pa，温度范围为300℃-600℃，功率为100-500w。
9.根据权利要求1所述的含sinx/si的复合硅层的硅碳材料制备方法，其特征在于：将碳基材置于管式炉中，通入氩气，以5℃/min升温到300-800℃，然后按照一定的比例同时通入硅源和氮源并到达一定的气压，通过气相沉积的方法，得到sinx的复合硅层。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的制备方法得到的含sinx/si的复合硅层，其特征在于：内部结构为纳米sinx和纳米硅的互嵌入结构，其中纳米硅颗粒小于5nm。
