一种石墨/硅/石墨烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池负极材料领域，特别公开了一种石墨/硅/石墨烯复合材料及其制备方法。该石墨/硅/石墨烯复合材料，其特征在于：所述复合材料为三层夹心结构，由内到外依次为石墨、纳米硅和石墨烯；三层结构的重量配比为，石墨80‑90%、纳米硅1‑5%、石墨烯5‑19%。本发明专利技术将石墨与石墨烯共同与硅进行复合制备处具有三层夹心结构的石墨/硅/石墨烯复合材料，纳米硅被固定在石墨和石墨烯之间，以内层石墨作为骨架制成，外层石墨烯作为缓冲层，这一特殊结构的设计改善了硅材料在充放电过程中的体积效应，提高了材料的首次效率和循环性能。

Graphite / silicon / graphene composite material and preparation method thereof

The invention relates to a cathode material field of a lithium ion battery, in particular to a graphite / silicon / graphene composite material and a preparation method thereof. The silicon / graphite / graphene composite material, which is characterized in that the composite sandwich structure into three layers, from the inside to the outside are graphite, nano silicon and graphene; three layer structure of the weight ratio of 80, 90%, graphite nano silicon 1 5%, 5 19% graphene. In the invention, graphite and graphene together with silicon compound preparation with three layer sandwich structure of silicon / graphite / graphene composite materials, nano silicon is fixed between graphite and graphene, with inner graphite as the frame, the outer layer of graphene as a buffer layer, the design of a special structure to improve the volume the effect of silicon in the charge discharge process, increase the efficiency and cycle performance for the first time.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨/硅/石墨烯复合材料及其制备方法（一）
本专利技术涉及一种锂离子电池负极材料领域，特别涉及一种石墨/硅/石墨烯复合材料及其制备方法。（二）
技术介绍
锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及其他辅材构成，正、负极材料的比容量直接决定了电池的能量密度。石墨作为锂离子电池负极材料时的理论比容量为372mAh/g，目前适用的商业化石墨已经超过360mAh/g，非常接近其理论值，已无明显提升空间。想要进一步提升电池能量密度，必须采用新型负极材料。硅与金属锂形成合金时可以生成Li22Si5，此时材料的比容量可以达到4200mAh/g，远高于市场上以石墨为主流的负极材料。在日益追求高能量密度的锂电池市场，硅负极材料极具吸引力。然而，超过300%的体积膨胀会造成循环性能恶化，严重限制了该材料的发展和实际应用。研究表明，将硅与石墨或石墨烯复合制备成硅/石墨或硅/石墨烯复合材料，可以缓冲硅嵌脱锂时严重的体积变化，使整体电极的体积变化控制在合理的范围内，在保持硅高容量的同时，提高其循环稳定性。例如，专利201110446233.0中通过镁热还原反应制备硅/石墨烯复合材料用于锂离子电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨/硅/石墨烯复合材料，其特征在于：所述复合材料为三层夹心结构，由内到外依次为石墨、纳米硅和石墨烯；三层结构的重量配比为，石墨80‑90%、纳米硅1‑5%、石墨烯5‑19%。

【技术特征摘要】
1.一种石墨/硅/石墨烯复合材料，其特征在于：所述复合材料为三层夹心结构，由内到外依次为石墨、纳米硅和石墨烯；三层结构的重量配比为，石墨80-90%、纳米硅1-5%、石墨烯5-19%。2.根据权利要求1所述的石墨/硅/石墨烯复合材料，其特征在于：所述石墨为天然石墨、人造石墨、石墨化的中间相炭微球中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的石墨/硅/石墨烯复合材料，其特征在于：所述石墨的粒径为5-100微米，纳米硅的粒径为2-100纳米，石墨烯的粒径为2-50微米。4.根据权利要求1所述的石墨/硅/石墨烯复合材料的制备方法，其特征为，包括如下步骤：（1）将石墨烯粉末、分散剂加入到NMP溶液中，超声振荡使其分散均匀，得到石墨烯分散液；（2）向混合机中依次加入纳米硅、沥青、石墨，在搅拌条件下加热，得到石墨/硅复合材料；...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐其伟，赵成龙，田海燕，于恒杰，田崇社，张朋，
申请(专利权)人：山东玉皇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37