一种锂离子电池用氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法技术

本发明专利技术属于电化学材料和新能源领域，公开了一种锂离子电池负极材料及其制备方法。制备方法包括以下步骤：(1)将水溶性的含氮的超分子柱[5]芳烃引入到氧化石墨烯溶液中，得到超分子修饰的氧化石墨烯混合溶液；(2)将纳米硅粉引入到上述混合溶液中，然后通过液相还原法得到石墨烯支撑的硅材料；(3)对步骤(2)的产品进行碳包覆，得到氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料。本发明专利技术的负极材料具有高的电化学储锂容量，优异的循环性能，在高性能锂离子电池领域具有潜在的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法
本专利技术属于电化学材料和新能源领域，具体涉及一种锂离子电池用氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法。
技术介绍
根据2017年4月发布的《汽车产业中长期发展规划》，到2020年，锂离子动力电池能量密度需达到300Wh/kg以上；到2025年，能量密度需达到350Wh/kg以上。目前市场上采用的高电压层状过渡金属氧化物和石墨作为正负极活性材料所组成的液态锂离子动力电池的能量密度普遍在240Wh/kg以下，石墨负极容量已非常接近理论容量，提升空间有限。为达到规划中的能量密度，开发新型高容量负极材料至关重要。硅材料因具有极高的理论嵌锂容量(4200mAh/g)，远高于其他负极材料。但由于其巨大的体积效应(>300％)，硅电极材料在充放电过程中会粉化而从集流体上剥落，使得活性物质与活性物质、活性物质与集流体之间失去电接触，同时不断形成新的固相电解质层，最终导致电化学性能的恶化。此外，硅是半导体材料，其电子导电性差，因此严重阻碍了硅作为锂离子电池负极材料的实用化。石墨烯是一种由碳原子组成的单原子平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：(1)在搅拌的条件下，将水溶性的含氮超分子柱[5]芳烃(NSM)引入到氧化石墨烯(GO)溶液中，得到超分子修饰的氧化石墨烯混合溶液(NSM‑GO)；(2)将纳米硅粉加入到水中，经超声分散处理后，加入步骤(1)的混合溶液中，继续超声分散，使硅粉均匀分散在NSM‑GO混合溶液中；然后加入水合肼进行液相还原反应，将所得产物经离心后干燥处理，得到石墨烯支撑的硅材料；(3)对步骤(2)得到的石墨烯支撑的硅材料进行碳包覆，得到氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：(1)在搅拌的条件下，将水溶性的含氮超分子柱[5]芳烃(NSM)引入到氧化石墨烯(GO)溶液中，得到超分子修饰的氧化石墨烯混合溶液(NSM-GO)；(2)将纳米硅粉加入到水中，经超声分散处理后，加入步骤(1)的混合溶液中，继续超声分散，使硅粉均匀分散在NSM-GO混合溶液中；然后加入水合肼进行液相还原反应，将所得产物经离心后干燥处理，得到石墨烯支撑的硅材料；(3)对步骤(2)得到的石墨烯支撑的硅材料进行碳包覆，得到氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料。2.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的超分子柱[5]芳烃的用量为0.015-0.15mmol。3.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的纳米硅与氧化石墨烯的摩尔比为0.1-1。4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶剑波，陈晓铭，李利淼，宋文锋，怀永建，
申请(专利权)人：中航锂电技术研究院有限公司，中航锂电洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32