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负极,抑制了硅材料的体积,改善了复合材料的循环性能;专利201010561749.5制备了具有层状三明治结构的硅/石墨烯复合材料,该复合材料具有良好的导电性、功率性能、电化学活性和循环稳定性;专利201410528065.3通过球磨、表面羟基化再用硅烷偶联得到了硅/石墨复合材料,有效提高了所制备的负极材料的库伦效率和循环稳定性。(三)
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的不足 ...
【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
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