夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种夹层中空双壳结构的硅‑碳‑石墨烯电极材料及制备方法和应用。该材料具有如下结构：夹层中空双壳结构的硅‑碳颗粒固定在氧化还原石墨烯片层上，其中所述硅‑碳颗粒具有纳米硅颗粒内核，纳米硅颗粒表面包裹SiOx层，SiOx层外具有碳层，SiOx层与碳层之间为中空层。本发明专利技术还提供了所述的夹层中空双壳结构的硅‑碳‑石墨烯电极材料在制备锂离子电池负极材料的应用及制备方法。本发明专利技术夹层中空双壳结构的硅‑碳‑石墨烯电极材料，具有可逆容量高、循环稳定性好、可规模化生产等优点。

Silicon carbon graphene electrode material with sandwich hollow double shell structure and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料及制备方法和应用
本专利技术属于锂离子电池负极材料领域，涉及一种高容量、长寿命、低成本的具有夹层中空双壳的核壳结构硅-碳-石墨烯电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等新兴市场出现，对锂离子电池(LIB)产生巨大需求。商业石墨由于较高的结构稳定性和在充放电循环中高的容量保持率，是锂离子电池广泛使用的负极材料。但是，石墨较低的理论容量(372mAh/g)制约了锂电池容量的进一步提高。硅由于其高理论容量，大约为4200mAh/g(Li4.4Si合金)，资源丰富，有望在下一代锂离子电池中采用。硅电极的锂化平台电压比石墨电极的平台电压高，能有效避免锂枝晶的形成。但是硅基电极在嵌锂脱锂过程中，会导致电极体积的膨胀，大约为300％，从而导致电极材料结构的破坏和电极的剥落、粉化、电导率的下降，进而电池容量迅速衰减。
技术实现思路
专利技术目的：为了环节硅电极的体积膨胀效应，提升电化学性能，本专利技术提供了一种具有夹层中空双壳结构的硅-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料，其特征在于，该材料具有如下结构：夹层中空双壳结构的硅-碳颗粒固定在氧化还原石墨烯片层上，其中所述硅-碳颗粒具有纳米硅颗粒内核，纳米硅颗粒表面包裹SiOx层，SiOx层外具有碳层，SiOx层与碳层之间为中空层。/n

【技术特征摘要】
1.一种夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料，其特征在于，该材料具有如下结构：夹层中空双壳结构的硅-碳颗粒固定在氧化还原石墨烯片层上，其中所述硅-碳颗粒具有纳米硅颗粒内核，纳米硅颗粒表面包裹SiOx层，SiOx层外具有碳层，SiOx层与碳层之间为中空层。


2.根据权利要求1所述的夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料，其特征在于，SiOx层的厚度为0.1-1nm，碳层的厚度为0.2-2nm，中空层的厚度为2-10nm。


3.根据权利要求1所述的夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料的制备方法，其特征在于，包括：使纳米硅表面形成SiOx层，然后分散于聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中吸附，分离固体颗粒；再将固体颗粒加入到石墨烯溶液中搅拌、分离固体后干燥，随后固体再依次经过氢化还原、酸洗涤、干燥，得到夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料。


4.根据权利要求3所述的夹层中空双壳结构的硅-碳-石墨烯电极材料的制备方法，其特征在于，所述纳米硅在600-900℃与氧气接触反应10-60min...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀，朱超烨，曲翊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32