一种石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂电池技术领域，公开了一种石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料是将酸化的碳纳米管加入氧化石墨烯水溶液中超声Ⅰ，得到氧化石墨烯/碳纳米管溶液，将铝硅合金加入到氧化石墨烯/碳纳米管溶液中超声Ⅱ，所得悬浮溶液中加入氧化石墨烯还原剂超声Ⅲ后静置，过滤或离心、经洗涤至中性，真空干燥，得到石墨烯/碳纳米管/铝硅合金复合材料；最后将石墨烯/碳纳米管/铝硅合金复合材料加入到无机酸溶液中，混合搅拌后过滤或者离心至中性，真空干燥制得。该复合材料具有出色的高可逆容量、循环稳定性能和倍率性能。方法设备要求低，能耗低，步骤简单，可控性高，易于工业化生产，可应用在锂电池领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于锂电池
，具体地，涉及一种石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着便携式消费电子、医疗电子、新能源汽车等广泛应用，消费者对锂电池的能量密度提出了更高的要求。目前正极材料很难有突破去提高锂电池的能量密度，发展负极材料迫在眉睫，由研究可知硅负极作为锂离子电池理想的材料，具有如下优点：硅与锂形成Li15Si4合金，理论储锂比容量高达4200mAh/g，为石墨负极的十倍；硅的嵌锂电位在0.5V左右，略高于石墨材料，使得在充电过程中更难形成“锂枝晶”；硅与电解液的反应活性低，不会发生有机溶剂的共嵌入现象。但是硅基材料作为锂离子电池的负极仍然存在着很多问题，比如体积膨胀、首效低以及SEI膜重复生长消耗电解液、电子离子传输效率低、导电性差等问题。在充放电过程中，由于明显的体积膨胀效应(360％以上)，产生巨大应力，活性材料极易从集流体上剥落下来，严重的甚至会出现活性材料的粉碎和粉化，导致其导电性下降，阻抗增大。传统的方法是通过在裸硅外层包覆碳层，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料，其特征在于，所述复合材料是将酸化的碳纳米管加入氧化石墨烯水溶液中超声Ⅰ，得到氧化石墨烯/碳纳米管溶液，将铝硅合金加入到氧化石墨烯/碳纳米管溶液中超声Ⅱ，所得悬浮溶液中加入氧化石墨烯还原剂超声Ⅲ后静置，过滤或离心、经洗涤至中性，真空干燥，得到石墨烯/碳纳米管/铝硅合金复合材料；最后将石墨烯/碳纳米管/铝硅合金复合材料加入到无机酸溶液中，混合搅拌后过滤或者离心至中性，真空干燥制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料，其特征在于，所述复合材料是将酸化的碳纳米管加入氧化石墨烯水溶液中超声Ⅰ，得到氧化石墨烯/碳纳米管溶液，将铝硅合金加入到氧化石墨烯/碳纳米管溶液中超声Ⅱ，所得悬浮溶液中加入氧化石墨烯还原剂超声Ⅲ后静置，过滤或离心、经洗涤至中性，真空干燥，得到石墨烯/碳纳米管/铝硅合金复合材料；最后将石墨烯/碳纳米管/铝硅合金复合材料加入到无机酸溶液中，混合搅拌后过滤或者离心至中性，真空干燥制得。


2.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料，其特征在于，所述酸化的碳纳米管为无机酸对单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的一种以上进行酸化处理，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸中的一种以上，无机酸的浓度为0.5～1.5mol/L。


3.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料，其特征在于，所述酸化的碳纳米管和氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的质量比为1：(2～4)。


4.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料，其特征在于，所述铝硅合金的平均粒度为1～5μm，所述铝硅合金中铝和硅的质量比为(4～9)：1。


5.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯/碳纳米管溶液中氧化石墨烯和铝硅合金的质量比为1：(3～5)。


6.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管/多孔硅复合材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：方称辉，李新喜，张国庆，罗文，郑炳河，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44