A silicon / graphene / carbon composite cathode material preparation method comprises the following steps: (1) silicon nanoparticles in ultrasonic treatment under uniformly dispersed into ethanol; (2) was modified by adding silicon surface mixing aminopropyltrimethoxysilane; (3) dispersion by centrifugation and drying to obtain the silicon nanoparticles modified by APS, the APS modified silica nanoparticles dispersed to form the dispersion in ethanol, while stirring dripped into graphene solution by centrifugal washing, freeze drying; (4) and PVDF mixed evenly coated on the copper thickness is formed with same the composite fluid, and dried in a vacuum drying box; (5) high temperature heat treatment in inert atmosphere. The anode material of the invention has high discharge specific capacity, good charge and discharge characteristics, high cycle stability, simple process flow and large silicon proportion, and is easy to implement and suitable for large-scale production.
【技术实现步骤摘要】
一种硅/石墨烯/碳复合负极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
,具体涉及一种硅/石墨烯/碳复合负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有高电压、高比能量、长循环寿命和对环境友好等特点,成为便携式电子、移动产品、电动汽车的理想配套电源。由于电子产品小型化、高能量密度化、便携化的发展需求,尤其是智能手机和新能源电池的发展,对锂离子电池的能量密度要求越来越高,对锂离子电池性能的改善主要取决于嵌锂材料能量密度和循环寿命的提高,而目前以石墨等材料为负极的锂离子电池的理论容量仅有372mAh/g,远远不能满足人们日常生活中对储能设备的需求,开发新型高性能负极材料已成当务之急。研究发现,将硅基材料应用于锂离子电池负极具有极高的比容量,其中理论容量可以达到3579mAh/g,因此,将硅基材料作为锂离子电池负极材料受到越来越多的关注。但是,在采用硅材料作为锂离子电池的负极,在电池充放电的循环过程中,Li-Si合金的可逆生成与分解将会伴随着巨大的体积变化,从而会引起硅负极材料的分化和裂缝,导致材料结构的崩塌和电极材料的脱落,进而导致电极材料与导电网络脱离,内阻增加,导致可逆容量迅速衰减,造成硅负极锂离子电池的循环性能的急剧下降。同时由于副反应的发生,在充放电过程会产生大量的气体,容易导致电池的内部胀气。针对上述问题,研究者们积极探索提高硅负极材料循环性能的方法,如降低硅材料颗粒粒径、形成多孔材料、硅薄膜材料、硅纳米线、硅复合材料等。其中比较有效的方法是制备成硅基复合材料来缓解在充放电过程中的体积膨胀,此方法已经广泛应用于锂离子电池负极材料的改性研究中。CN ...
【技术保护点】
一种硅/石墨烯/碳复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将硅纳米颗粒在超声处理下均匀分散到无水乙醇中,形成硅纳米颗粒分散液;(2)向步骤(1)所得的硅纳米颗粒分散液中通过搅拌加入氨基丙基三甲氧基硅烷进行硅的表面修饰处理;(3)将步骤(2)中得到的分散液通过离心和烘干后得到APS修饰的硅纳米颗粒,将APS修饰的硅纳米颗粒分散于无水乙醇形成分散液,在搅拌下滴加入石墨烯溶液,经离心洗涤、冷冻干燥处理后得到硅纳米颗粒/石墨烯复合材料;(4)将步骤(3)所得的硅纳米颗粒/石墨烯复合材料与聚偏氟乙稀混合均匀后一起涂覆在铜集流体上形成厚度一致的复合材料,并在真空干燥箱中烘干;(5)将步骤(4)烘干后的复合材料在惰性气氛中进行高温热处理,得到硅/石墨烯/碳复合负极材料。
【技术特征摘要】
1.一种硅/石墨烯/碳复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将硅纳米颗粒在超声处理下均匀分散到无水乙醇中,形成硅纳米颗粒分散液;(2)向步骤(1)所得的硅纳米颗粒分散液中通过搅拌加入氨基丙基三甲氧基硅烷进行硅的表面修饰处理;(3)将步骤(2)中得到的分散液通过离心和烘干后得到APS修饰的硅纳米颗粒,将APS修饰的硅纳米颗粒分散于无水乙醇形成分散液,在搅拌下滴加入石墨烯溶液,经离心洗涤、冷冻干燥处理后得到硅纳米颗粒/石墨烯复合材料;(4)将步骤(3)所得的硅纳米颗粒/石墨烯复合材料与聚偏氟乙稀混合均匀后一起涂覆在铜集流体上形成厚度一致的复合材料,并在真空干燥箱中烘干;(5)将步骤(4)烘干后的复合材料在惰性气氛中进行高温热处理,得到硅/石墨烯/碳复合负极材料。2.根据权利要求1所述的硅/石墨烯/碳复合负极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述的硅纳米颗粒的粒径范围为30nm~70nm。3.根据权利要求1或2所述的硅/石墨烯/碳复合负极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述的硅纳米颗粒分散液的浓度为0.5mg/mL~2mg/mL。4.根据权利要求1或2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员:喻万景,易旭,张宝,何文洁,赵子涵,童汇,郑俊超,张佳峰,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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