一种石墨烯-碳纳米管-硅复合薄膜材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯‑碳纳米管‑硅复合薄膜材料及其制备方法和应用，属于材料制备技术领域。在分散均匀的PVP修饰的氧化石墨烯溶液中加入碳纳米管缠绕的纳米硅粒子，然后经L‑AA还原后抽膜，再经过低温煅烧进一步还原后得到最终产物。碳纳米管与硅粒子混合后能够进一步降低硅纳米粒子的团聚程度，碳纳米管缠绕硅纳米粒子插入到石墨烯层间复合薄膜材料形成互连的3D多孔网络，既能发挥硅材料的高容量又能使用基体材料缓解硅的体积效应，并为电解质提供了更多与活性物质接触的通道。该方法操作简单、重复性好，无须粘结剂与导电剂，成本低，产物电化学性能好，在锂离子电池负极材料领域具有很大的应用潜力。

A graphene carbon nanotubes silicon composite film material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-碳纳米管-硅复合薄膜材料及其制备方法和应用
本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种石墨烯-碳纳米管-硅复合薄膜材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，开发清洁、高效的可持续能源逐渐引起了人们的重视。锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度大、自放电小、质量轻、使用寿命长以及绿色环保等优点,被认为是最理想的能量存储和转换器件，已经被广泛用于手提电脑、移动电话、数码相机、摄像机等便携式电子设备,并在电动自行车、混合动力汽车、电动工具、智能电网等领域展现了广阔的应用前景。目前商业化锂离子电池中普遍采用石墨类碳负极材料,由于其具有理论容量低、能量密度小、安全隐患大等缺点已不能满足人们发展高性能、高安全性锂离子电池的需求。研究和开发新型的、具有高性能表现的锂离子电池负极材料具有极其重要的现实意义。在众多新型负极备选材料中，硅材料因具有比传统石墨高十倍的理论质量比容量(Li22Si5,4200mAhg-1)，较低的放电电位(<0.5VvsLi/Li+)，能量密度高，扩散系数大，被认为是最有潜力成为新一代高容量锂离子电池负极材料的候本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯-碳纳米管-硅复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：称取质量比为3：(1～3)：4的氧化石墨烯、纳米硅粒子和羧基化碳纳米管待用；将氧化石墨烯和水进行混合，搅拌、超声分散至均匀，再加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮与氧化石墨烯的质量比为10:1，充分搅拌均匀，得到体系A；/n步骤2：将纳米硅粒子和水进行混合，搅拌、超声分散成均匀溶液，然后加入聚二乙烯二甲基氯化铵，聚二乙烯二甲基氯化铵与纳米硅粒子的质量比为10:(1～3)，搅拌10～20min、离心水洗数次后，收集被修饰的硅粒子待用；/n步骤3：将羧基化碳纳米管和水进行混合，搅拌、超声分散至均匀，加入步骤2得...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-碳纳米管-硅复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：称取质量比为3：(1～3)：4的氧化石墨烯、纳米硅粒子和羧基化碳纳米管待用；将氧化石墨烯和水进行混合，搅拌、超声分散至均匀，再加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮与氧化石墨烯的质量比为10:1，充分搅拌均匀，得到体系A；
步骤2：将纳米硅粒子和水进行混合，搅拌、超声分散成均匀溶液，然后加入聚二乙烯二甲基氯化铵，聚二乙烯二甲基氯化铵与纳米硅粒子的质量比为10:(1～3)，搅拌10～20min、离心水洗数次后，收集被修饰的硅粒子待用；
步骤3：将羧基化碳纳米管和水进行混合，搅拌、超声分散至均匀，加入步骤2得到的被修饰的硅粒子，持续搅拌0.5h后超声分散0.5～1.0h，得到体系B；
步骤4：将体系B加入到体系A中，搅拌均匀，加入抗坏血酸，抗坏血酸与氧化石墨烯的质量比为10:1，搅拌12h后抽滤成膜，在惰性气体氛围下煅烧，得到石墨烯-碳纳米管-硅复合薄膜材料。


2.权利要求1所述的石墨烯-碳纳米管-硅复合薄膜材料的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑玲，安一鸣，雒超，陈严，柴乐，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61