The invention belongs to the technical field of energy materials, provides a nickel foam collector multilayer silicon / graphene composite lithium battery cathode material and a preparation method thereof, in order to overcome the silicon anode in electrochemical lithium storage in the process of volume effect, severe to the surface of a solid electrolyte membrane stability and intrinsic conductivity due to the low electrical defects cycle performance the poor; the invention includes a multilayer silicon / graphene composite cathode material of lithium battery, nickel foam and nickel foam are alternately arranged in the graphene layer and the silicon layer, and the top of the graphene layer; forming a multilayer \graphene / Si / graphene sandwich structure, with high mechanical properties of graphene with high conductivity on the silicon layer package, effectively inhibit the volume changes of powder in the process of charge and discharge, thus conducive to the formation of stable SEI film, keep the silicon high specific capacity before The preparation method has the advantages of simple structure, simple structure, low cost and good repeatability.
【技术实现步骤摘要】
一种多层硅/石墨烯复合锂电池负极材料及其制备方法
本专利技术属于能源材料
,涉及锂电池负极材料及其制备方法,具体为一种泡沫镍集电极多层硅/石墨烯复合锂电池负极材料及其制备方法。
技术介绍
绿色能源技术和低碳经济的发展,对下一代高性能锂离子电池提出了越来越高的要求,在负极材料方面,目前商业化的锂离子电池主要采用石墨类碳负极材料;然而,石墨的理论比容量仅为372mAh·g-1,而且嵌锂电位平台接近金属锂,快速充电或低温充电易发生“析锂”现象引发安全隐患;因此,高能动力型锂离子电池的发展迫切需要寻求高容量、长循环、安全可靠的新型负极材料来替代石墨类碳负极。在各种负极材料中,硅以其明显的优势和潜力吸引了越来越多研究者的目光,硅的理论储锂容量高达4200mAh·g-1,超过石墨容量的10倍,在可以合金化储锂的元素中是容量最高的;硅的电压平台略高于石墨,在充电时难以引起表面“析锂”的现象,安全性能优于石墨负极材料;另外,硅是地壳中丰度最高的元素之一,来源广泛、价格便宜、适合工业化生产;但是,硅作为下一代锂离子电池负极仍然存在很多的问题:其一,在电化学储锂过程中,硅原子结合锂原子得到Li4.4硅合金相,材料的体积膨胀变化达到300%以上,巨大的体积效应产生的机械作用力会使电极活性物质与集流体之间逐渐脱开并且硅活性相自身也会粉化,从而丧失与集流体的电接触,造成电极循环性能迅速下降;其二,硅本身是半导体材料,本征电导率低,仅有6.7·10-4S·cm-1,需加入导电剂以提高电极的电子电导;其三,现有电解液中的LiPF6分解产生微量HF对硅造成腐蚀,导致硅基负极容量衰减 ...
【技术保护点】
一种多层硅/石墨烯复合锂电池负极材料,包括泡沫镍、以及在泡沫镍上依次交替设置的石墨烯层和硅层,且最顶层为石墨烯层;其中,硅层数量为n、1≤n≤20,石墨烯层数量为n+1。
【技术特征摘要】
1.一种多层硅/石墨烯复合锂电池负极材料,包括泡沫镍、以及在泡沫镍上依次交替设置的石墨烯层和硅层,且最顶层为石墨烯层;其中,硅层数量为n、1≤n≤20,石墨烯层数量为n+1。2.按权利要求1所述多层硅/石墨烯复合锂电池负极材料的制备方法,包括以下步骤:步骤1、将泡沫镍压成圆片,并清洗备用;步骤2、将氧化石墨烯粉末加入无水乙醇中,超声分散30-60min,配制得1~5M的氧化石墨烯溶液;步骤3、清洗纳米硅,然后将纳米硅加入到体积比为无水乙醇:乙二醇=9:1的混合溶液中,配制浓度为1~5M硅分散溶液;步骤4、将泡沫镍浸润到氧化石墨烯溶液中,取出并在60~90℃惰性气氛中干燥10~15min;步骤5、将步骤4处理后泡沫镍浸润到硅分散溶液中,取出并在60~90℃惰性气氛中干燥5~10min;步骤6、重复步骤4至步骤5,制备得硅层数量为n、1≤n≤20的硅/石墨烯复合锂电池负极材料;步骤7、采用压片机将步骤6制备得...
【专利技术属性】
技术研发人员:廖家轩,吴孟强,王思哲,徐自强,冯婷,巩峰,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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