一种石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供的是一种石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法。步骤一，将碳粉与含硅材料混合均匀，压制成碳/硅棒；步骤二，将将碳/硅棒置于电弧设备中作为阴极，充入H2和He2，调整碳/硅棒和阳极棒之间的距离，控制电流并利用电弧放电制得产物A；步骤三，将产物A乳化、超声，冷冻干燥，即制得石墨烯包裹硅粒子复合材料。本发明专利技术以碳粉和含硅材料为原料，电弧放电法为制备手段，在石墨烯层间插入硅粒子，从而获得复合材料。与常规方法相比，本方法制备过程简便、成本低；材料形貌均匀、结构稳定，有效解决硅粒子团聚和膨胀的问题,与同类硅/石墨烯复合材料相比，表现出更好的电化学性能。

Preparation of a graphene coated silicon particle composite

The invention provides a preparation method of a graphene encapsulated silicon particle composite. Step one, the carbon and silicon containing material mixed evenly, pressed into carbon / silicon rod; step two, the carbon / silicon rod is arranged in the arc device as the cathode, filled with H2 and He2, the adjustment between the carbon / silicon rod and anode distance, control current and arc discharge using the prepared products of A; step three, the product of A, ultrasonic emulsification, freeze drying, to prepare graphene encapsulated silicon particle composites. The invention uses the carbon powder and the silicon containing material as the raw material, the arc discharge method is the preparation method, and the silicon particles are inserted between the graphene layers to obtain the composite material. Compared with the conventional method, the preparation process is simple and low cost. The material has uniform morphology and stable structure. It effectively solves the problem of agglomeration and expansion of silicon particles. Compared with similar silicon / graphene composites, it has better electrochemical performance.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法
本专利技术涉及的是一种石墨烯与硅粒子复合材料的制备方法，具体地说是一种石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法。
技术介绍
研究表明石墨烯可以作为锂离子电池负极材料，然而相对较低的理论储锂容量(372mAhg-1)极大地限制了其应用，为了解决这个问题，当前常见的办法就是采用具有较高储锂容量的物质与其复合，即制备复合材料。在合金化储锂的所有元素中，硅的比容量最高(约为石墨烯实际比容量的10倍)，其具有较低的放电电压，并且在低温或快速充电时引起表面析锂的可能性较小，是一种理想的高储锂材料材料。然而，单一的硅作为锂离子电池负极材料无法商业化，由于其存在以下问题：(1)硅的体积效应高达420％，在锂化反应过程中，锂离子脱插后，硅颗粒收缩，体积变化会导致电极脱落和失效，引起电接触降低，导致容量衰减、循环性能下降；(2)硅的本征电导率很低，仅为6.7×10-4Scm-1，为了实际应用，需要加入导电剂。因此，将石墨烯和硅进行复合，使它们弥补彼此的不足，从而获得高性能的硅/石墨烯复合型锂离子电池负极材料成为了当前的研究热点。目前，国内外研究人士已经证实借助石墨烯的优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法，其特征是：步骤一，将碳粉与含硅材料混合均匀，压制成碳/硅棒；步骤二，将将碳/硅棒置于电弧设备中作为阴极，充入H2和He2，调整碳/硅棒和阳极棒之间的距离，控制电流并利用电弧放电制得产物A；步骤三，将产物A乳化、超声，冷冻干燥，即制得石墨烯包裹硅粒子复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法，其特征是：步骤一，将碳粉与含硅材料混合均匀，压制成碳/硅棒；步骤二，将将碳/硅棒置于电弧设备中作为阴极，充入H2和He2，调整碳/硅棒和阳极棒之间的距离，控制电流并利用电弧放电制得产物A；步骤三，将产物A乳化、超声，冷冻干燥，即制得石墨烯包裹硅粒子复合材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法，其特征是：含硅材料和碳粉的比例为1:1、1:2或2:1。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯包裹硅粒子复合材料的制备方法，其特征是所述电弧放电的具体条件包括：电弧放电电流大小为110～150A；电弧放电时间为15～30min；阴极和阳极之间距离为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹殿学，栾玉婷，程魁，叶克，王贵领，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23