【技术实现步骤摘要】
石墨烯包覆多孔硅复合材料、电池及制备方法和应用
本专利技术涉及一种石墨烯包覆多孔硅复合材料、电池及制备方法和应用。
技术介绍
随着便携式移动设备以及电动汽车的发展，人们对于更高能量密度和更高功率密度的能量存储装置需求愈来愈迫切，以石墨为负极的锂离子电池(372mAh/g)已经无法满足消费需求，因此，寻找容量更高的负极材料迫在眉睫。硅材料因为其超高的理论储锂容量(4200mAh/g)和丰富的资源，被认为是最有潜力成为新一代锂离子电池负极材料，然而硅材料作为负极材料在应用上还存在以下两个亟待解决的问题：一是硅作为一种半导体材料，其导电性相对较差，电子迁移速率慢；二是硅在充放电过程中产生巨大的体积效应。通过纳米化或者构建多维结构的硅纳米线、硅纳米管和多孔硅能够有效的缓解硅基材料的体积效应，但是纳米硅、硅纳米线、硅纳米管和多孔硅的制备会存在高耗能，不易大规模生产，或是需要使用危害性大的试剂(如HF)，对环境不友好。中国专利CN106058167A公开了一种多孔硅基合金复合材料，该材料的制备方法主要包括：硅铁合金的选择和研磨；...
【技术保护点】
1.一种石墨烯包覆多孔硅复合材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：/n(1)酸性溶液中，将氧化石墨烯进行分散处理，制得氧化石墨烯分散液；/n(2)将所述氧化石墨烯分散液与铝硅合金粉末进行混合，制得石墨烯包覆合金颗粒；/n(3)将所述石墨烯包覆合金颗粒进行刻蚀处理，制得石墨烯包覆多孔硅复合材料；/n步骤(1)中，所述酸性溶液的pH为1～4。/n
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯包覆多孔硅复合材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：
(1)酸性溶液中，将氧化石墨烯进行分散处理，制得氧化石墨烯分散液；
(2)将所述氧化石墨烯分散液与铝硅合金粉末进行混合，制得石墨烯包覆合金颗粒；
(3)将所述石墨烯包覆合金颗粒进行刻蚀处理，制得石墨烯包覆多孔硅复合材料；
步骤(1)中，所述酸性溶液的pH为1～4。
2.如权利要求1所述的石墨烯包覆多孔硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸性溶液较佳地为盐酸水溶液；
和/或，步骤(1)中，所述酸性溶液的pH为1～2；
和/或，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的层数为单层或寡层；
和/或，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的片层宽为1～20μm；
和/或，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的形态为粉体或浆料，较佳地为浆料；
和/或，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的制备方法为Hummers法、Brodie法，Staudenmaier法或它们的改进方法，较佳地为Hummers的改进方法，具体制备过程包括：
0℃条件下，将石墨与浓硫酸第一次混合后，再与硝酸钠进行第二次混合，制得物料A；将所述物料A与高锰酸钾进行反应，制得物料B；所述反应结束后，将所述物料B与冰水进行第三次混合，再与过氧化氢进行第四次混合制得物料C；将所述物料C进行清洗处理，制得氧化石墨烯。
3.如权利要求2所述的石墨烯包覆多孔硅复合材料的制备方法，其特征在于，所述Hummers的改进方法中，所述石墨为纯度大于等于99.9％的鳞片石墨；
和/或，所述Hummers的改进方法中，所述石墨与所述浓硫酸的质量比为1:23；
和/或，所述Hummers的改进方法中，所述石墨与所述硝酸钠的质量比为1:0.5；
和/或，所述Hummers的改进方法中，所述石墨与所述高锰酸钾的质量比为1:3；
和/或，所述Hummers的改进方法中，所述石墨与所述过氧化氢的质量比为1:3.8；
和/或，所述Hummers的改进方法中，所述物料A与所述高锰酸钾的反应在搅拌的条件下进行，所述反应的温度较佳地为40℃；所述反应的时间较佳地为24小时；
和/或，所述Hummers的改进方法中，所述物料B与冰水进行混合后还包括静置过程；所述静置过程的时间较佳地为12小时；
和/或，所述Hummers的改进方法中，所述清洗处理使用稀盐酸进行清洗。
4.如权利要求1所述的石墨烯包覆多孔硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述分散处理在超声设备中进行，较佳地在超声细胞粉碎仪中进行；所述分散处理中超声设备的功率较佳地为200W～500W；所述分散处理中超声的时间较佳地为0.5～4小时；
和/或，步骤(1)中，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.1～10mg/mL，较佳地为0.1～2mg/mL，更佳地为0.5～1.0mg/mL。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：童磊，刘梦阳，沈龙，吴志红，
申请(专利权)人：宁波杉杉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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