一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法，包括(1)将纳米硅均匀分散于乙醇和水的混合溶液中，得到溶液A；(2)向溶液A中加入羧甲基纤维素、有机碳源，混合均匀后得到溶液B，调节pH值至所述溶液B呈碱性；(3)将呈碱性的溶液B与氧化石墨烯溶液混合，超声分散后，搅拌均匀，得到溶液C；(4)将溶液C置于液氮中冷冻后，再进行冷冻干燥处理，得到固体D；(5)将固体D置于氩气气氛下，经过加热升温、烧结、冷却降温后即得所述三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料。能够有效的容纳硅在充放电过程中的体积效应，导电性能好，具有优异的充放电循环性能和倍率性能，以及高的首次库伦效率。

A three dimensional porous structure silicon / graphene composite negative electrode material and its preparation method

The invention discloses a three-dimensional porous silicon / graphene composite cathode material and preparation method thereof, including (1) mixed solution of nano silica dispersed in ethanol and water in solution A; (2) to join the carboxymethyl cellulose solution A, organic carbon source, evenly mixed to obtain solution B and adjust the pH value to the B of the solution is alkaline; (3) B and graphene oxide solution show a mixed solution of alkaline and ultrasonic dispersion, uniform mixing, solution C; (4) the frozen solution C in liquid nitrogen, then freeze drying to obtain solid D; (5) the solid D in argon atmosphere, after heating, sintering and cooling to obtain the three-dimensional porous silicon / graphene composite cathode material. It can effectively accommodate the volume effect of silicon in charge discharge process, good conductivity, excellent cycle performance and high rate performance of charge discharge cycle, and high initial Kulun efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池负极材料制备
，具体涉及一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
目前，商业化锂离子电池的负极活性材料采用的是各种石墨类碳材料，其理论比容量为372mAh/g，导电性好，具有层状结构，非常适合锂离子的嵌入和脱嵌，表现出较高的首次库伦效率和较好的循环稳定性。近年来，随着手机、笔记本电脑和数码相机等电子设备和电动车辆的飞速发展。对作为电源的锂离子电池的容量、能量密度和循环寿命提出了更高的要求。石墨类碳负极材料难以满足高比能量锂离子电池的要求。硅作为锂离子电池负极材料的理论比容量高达4200mAh/g，是商业化石墨类碳负极材料的十倍以上，此外，硅储量丰富，价格低廉，并且具有合适的嵌锂电压，非常适合作为下一代高能量的锂离子电池负极材料。然而，在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，硅基材料存在巨大的体积效应(体积膨胀率高达300％)，导致硅基材料的粉化和脱落，一方面影响活性材料与集流体直接的接触，不利于电子传输；另一方面，在循环过程中，硅基材料与电解质之间形成的固体电解质界面膜逐渐增厚，在此过程中，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：(1)将纳米硅均匀分散于乙醇和水的混合溶液中，得到溶液A；(2)向步骤(1)所述溶液A中加入羧甲基纤维素、有机碳源，混合均匀后得到溶液B，调节pH值至所述溶液B呈碱性；(3)将步骤(2)中呈碱性的溶液B与氧化石墨烯溶液混合，超声分散后，搅拌均匀，得到溶液C；(4)将步骤(3)所述溶液C置于液氮中冷冻后，再进行冷冻干燥处理，得到固体D；(5)将步骤(4)所述固体D置于氩气气氛下，经过加热升温、烧结、冷却降温后即得所述三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：(1)将纳米硅均匀分散于乙醇和水的混合溶液中，得到溶液A；(2)向步骤(1)所述溶液A中加入羧甲基纤维素、有机碳源，混合均匀后得到溶液B，调节pH值至所述溶液B呈碱性；(3)将步骤(2)中呈碱性的溶液B与氧化石墨烯溶液混合，超声分散后，搅拌均匀，得到溶液C；(4)将步骤(3)所述溶液C置于液氮中冷冻后，再进行冷冻干燥处理，得到固体D；(5)将步骤(4)所述固体D置于氩气气氛下，经过加热升温、烧结、冷却降温后即得所述三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料。2.根据权利要求1所述的一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述纳米硅的粒径为1～150nm。3.根据权利要求1所述的一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的体积比为1：(1～100)。4.根据权利要求1所述的一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述羧甲基纤维素与溶液A中纳米硅的质量比为(0.01～1)：1。5.根据权利要求1所述的一种三维多孔结构硅/石墨烯复合负...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭工厂，万琦，刘文静，李建斌，瞿美臻，
申请(专利权)人：中国科学院成都有机化学有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51