一种石墨烯包覆碳化硅负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯包覆碳化硅负极材料，包括以下重量份的原料：石墨烯80‑120份和碳化硅10‑20份，其中，石墨烯由多个片层厚度为0.5‑20nm的石墨烯片构成，碳化硅为颗粒状，粒度为10‑100nm；制备方法：(1)向石墨烯中加入浓硫酸、浓磷酸和高锰酸钾，升温搅拌；(2)加入双氧水，水浴搅拌，过滤，去离子水洗涤至中性；(3)超声分散在水中；(4)加入氧化硅并搅拌均匀，离心、洗涤、干燥；(5)在惰性气氛下煅烧，即得。本发明专利技术以石墨烯和碳化硅为原料，来源广泛，价格低廉；由本发明专利技术负极材料制得的电池的首次库伦效率≥98％，电容量≥3524mAh/g，循环100次后电容量保持率≥97％。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯包覆碳化硅负极材料及其制备方法
本专利技术涉及电池材料
，更具体的说是涉及一种石墨烯包覆碳化硅负极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有比能量大、工作电压高、安全性高、环境污染小等优点，在各种便携式电子设备、电动汽车和新能源存储等领域有着广泛的应用前景。然而，随着对高能电源需求的增长，对高能密度、快速大功率充放电的锂离子电池需求十分迫切，但受制于负极材料较低的比容量和倍率性能，锂离子电池还不能完全满足高能量密度、大功率的要求。硅用作锂离子电池负极材料，其理论容量可达到4200mAh/g，是目前常规石墨类负极材料的11倍，因此能大幅度提高锂离子电池的能量密度。然而，硅用作负极材料存在一些问题：a).导电性差；b).嵌锂/脱锂过程中体积膨胀/收缩较大，材料易粉化，导致电池循环性能差，限制其商业化应用。通过采用石墨烯包裹复合硅基材料能够解决上述问题，但是，石墨烯纳米片层之间由于范德华力作用容易发生堆积或团聚等问题，且一般方法包裹的石墨烯为多层结构，厚度过大，增大离子传导路径，等等；这些因素都会影响石墨烯作为负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯包覆碳化硅负极材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨烯80-120份和碳化硅10-20份；/n所述石墨烯由多个片层厚度为0.5-20nm的石墨烯片构成；/n所述碳化硅为颗粒状，粒度为10-100nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯包覆碳化硅负极材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨烯80-120份和碳化硅10-20份；
所述石墨烯由多个片层厚度为0.5-20nm的石墨烯片构成；
所述碳化硅为颗粒状，粒度为10-100nm。


2.一种如权利要求1所述石墨烯包覆碳化硅负极材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)向石墨烯中加入浓硫酸、浓磷酸和高锰酸钾，升温搅拌，得到石墨烯溶液；
(2)向石墨烯溶液中加入双氧水，水浴搅拌，过滤，去离子水洗涤至中性，得到氧化石墨烯；
(3)将氧化石墨烯超声分散在水中，得到氧化石墨烯悬浮液；
(4)向氧化石墨烯悬浮液中加入氧化硅并搅拌均匀，离心、洗涤、干燥，得到混合物；
(5)将混合物在惰性气氛下以300-600℃煅烧3-5h，即得所述石墨烯包覆碳化硅负极材料。


3.根据权利要求2所述的一种石墨烯包覆碳化硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石墨烯、浓硫酸、浓磷酸和高锰酸钾的质量比为(4-6):(20-25):(3-5):(8-12)。


4.根据权利要求3所述的一种石墨烯包覆碳化硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述升温至55...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞，陈庚，李世伟，闫铁军，王双，陈海峰，韩军，李秀川，赵苡锋，
申请(专利权)人：萝北瑞喆烯碳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23