一种碳包覆的核壳结构纳米硅/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了一种碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法，该复合负极材料以纳米二氧化硅或硅酸盐为硅源，与氧化石墨烯溶胶通过静电自组装实现纳米二氧化硅或者硅酸盐在氧化石墨烯片层上均匀吸附，得到二氧化硅/氧化石墨烯复合材料或者硅酸盐/氧化石墨烯复合材料，然后将该材料低温原位还原，得到纳米硅/石墨烯复合材料，最后将其进行碳复合包覆，得到目标物。本申请通过简单的工艺制得了同时具有库伦效率高、循环性能优良等优点的复合负极材料。

A carbon coated nuclear shell structure nano silicon / graphene composite negative electrode and its preparation method

The invention discloses a carbon coated core-shell Si / graphene composite cathode material and preparation method thereof. The composite cathode material with nano silica or silicate as silicon source, and graphene oxide sol by electrostatic self-assembly nano silica or silicate in graphene oxide layers on uniform adsorption, get silicon dioxide / graphene oxide composite or silicate / graphene oxide composite, and then reducing the temperature in situ material, nano Si / graphene composites, the carbon composite coating, to the target. The application of this application has made the composite negative material with the advantages of high efficiency and good circulation performance in Kulun through a simple process.

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
目前商用锂离子电池正极材料的比容量基本已达到其极限值，很难再有飞跃式的提升，因而负极材料的发展对电池的安全性、能量密度及使用寿命将起着至关重要的作用。现有负极材料中硅基材料的理论克容量可以达到4200mAh/g(Li22Si5)，且安全性好(锂嵌入硅的电位低于0.5V，不存在溶剂分子共嵌入问题)，原材料储量丰富，成本低，是最具发展前景的锂离子电池负极材料之一。但是在充放电过程中，硅会发生巨大的体积变化(100％～300％)，导致材料粉化、剥落、失去电接触，容量衰减很快，因此硅负极的研究主要集中在如何减小硅材料的体积效应，提高其循环性能。为了抑制硅体积膨胀，保证材料在充放电过程中的结构稳定，保持硅材料颗粒之间、材料与电解质之间以及材料与集流体之间良好的电接触。为此人们尝试了多种方法，包括制备无定形硅薄膜、纳米硅、多孔硅、硅氧化物、含硅非金属化合物、含硅金属化合物、硅/碳复合材料、硅/金属(活性或惰性)复合材料等。嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)以纳米二氧化硅或硅酸盐为硅源，通过阳离子表面活性剂修饰制备纳米二氧化硅分散液或者硅酸盐溶液，然后与氧化石墨烯溶胶混合，通过静电自组装实现纳米二氧化硅或者硅酸盐在氧化石墨烯片层上均匀吸附，得到二氧化硅/氧化石墨烯复合材料或者硅酸盐/氧化石墨烯复合材料；(2)将所述二氧化硅/氧化石墨烯复合材料或者硅酸盐/氧化石墨烯复合材料干燥后投放到氮气保护下的熔盐中，于低温下原位还原获得纳米硅/石墨烯复合材料，反应结束后进行酸洗；(3)在球形化设备中，将还原后的纳米硅/石墨烯复合材料与一定量的石墨和碳源材料进行复合包覆，随...

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)以纳米二氧化硅或硅酸盐为硅源，通过阳离子表面活性剂修饰制备纳米二氧化硅分散液或者硅酸盐溶液，然后与氧化石墨烯溶胶混合，通过静电自组装实现纳米二氧化硅或者硅酸盐在氧化石墨烯片层上均匀吸附，得到二氧化硅/氧化石墨烯复合材料或者硅酸盐/氧化石墨烯复合材料；(2)将所述二氧化硅/氧化石墨烯复合材料或者硅酸盐/氧化石墨烯复合材料干燥后投放到氮气保护下的熔盐中，于低温下原位还原获得纳米硅/石墨烯复合材料，反应结束后进行酸洗；(3)在球形化设备中，将还原后的纳米硅/石墨烯复合材料与一定量的石墨和碳源材料进行复合包覆，随后在惰性气体保护下碳化得到碳包覆的核壳结构的纳米硅/石墨烯复合负极材料。2.根据权利要求1所述的碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于步骤(1)所述纳米二氧化硅的粒径≤10nm，所述纳米二氧化硅或者硅酸盐与阳离子表面活性剂按照质量比100：(1～20)的比例进行超声混合处理0.5～1h获得纳米二氧化硅分散液或者硅酸盐溶液。3.根据权利要求1所述的碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其特征在于步骤(1)所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵、3-氨丙基三乙基硅烷、十二烷基二甲基苄基氯化铵或聚二甲基二烯丙基氯化铵。4.根据权利要求1所述的碳包覆的核壳结构纳米硅/石墨烯复合负极材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘方明，彭工厂，刘圣洁，刘文静，黄强，万琦，王有治，瞿美臻，
申请(专利权)人：成都硅宝科技股份有限公司，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