一种硅基石墨烯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出一种硅基石墨烯及其制备方法和应用，该硅基石墨烯的制备方法包括如下步骤：(1)将石墨、硅粉、二氧化硅混合，得到第一混合料；(2)利用流体剪切辅助超临界二氧化碳技术对第一混合料中的石墨进行插层、剥离，使第一混合料中的石墨剥离成石墨烯，形成石墨烯与硅粉和二氧化硅的第二混合料；(3)对第二混合料进行高温烧结，得到球形石墨烯包裹氧化亚硅的硅基石墨烯。本发明专利技术通过物理方式构建了三维球形石墨烯包裹氧化亚硅这种特殊结构，氧化亚硅具有各向同性，有利于提高材料的快充性能，三维球形结构可以为氧化亚硅的体积膨胀提供缓冲空间，同时还提供了三维导电网络架构，使得快充性能进一步提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池负极材料，具体地，本专利技术涉及一种硅基石墨烯及其制备方法和应用。

技术介绍

1、随着锂离子电池在电子产品和新能源电动汽车等领域的广泛应用，对具有高能量密度的锂离子电池需求日益增加，传统的石墨负极材料(372mah/g)已无法满足需要，因此，迫切需要探索新型高性能高容量的负极材料。

2、和传统石墨负极材料相比，硅基材料具有极高的理论比容量(单质硅可达3580mah/g)，且其脱锂电位合适(0.3-0.4v)，是极具潜力的负极材料。常见的硅负极材料包括纳米硅(si)、氧化亚硅(sio)，无定型硅合金等。且相比于二维石墨材料只能提供切面方向的嵌入/脱嵌路径，而硅可以提供各个方向，快充性能优异。然而，虽然硅的能量密度性能非常优异，但是在作为负极时，当锂嵌入硅形成合金时，体积变化可超过300％，在反复嵌入/脱嵌过程中会导致电极材料粉碎，最终失去有效电接触，导致电极失效。此外，硅基材料的导电性通常较低，锂离子在硅中的扩散速率也相对较低，不利于电子和锂离子的传输。因此，亟需开发一种综合性能优异的锂离子电池负极材料。

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【技术保护点】

1.一种硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述石墨的质量含量占所述第一混合料的10～70％；

3.根据权利要求2所述的硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述石墨的质量含量占所述第一混合料的10～50％；

4.根据权利要求1所述的硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述流体剪切的温度为40～65℃，剪切压力为8～11.5MPa，剪切速度为1500～2500r/min，剪切时间为10～60min。

5.根据权利要求1所述的硅基石墨烯的制备...

【技术特征摘要】

1.一种硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述石墨的质量含量占所述第一混合料的10～70％；

3.根据权利要求2所述的硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述石墨的质量含量占所述第一混合料的10～50％；

4.根据权利要求1所述的硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述流体剪切的温度为40～65℃，剪切压力为8～11.5mpa，剪切速度为1500～2500r/min，剪切时间为10～60min。

5.根据权利要求1所述的硅基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述高温烧结的温度为1000～2000℃，烧结时间为0.5～3h...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙周婷，刘明义，徐若晨，曹曦，曹传钊，雷浩东，王宁，白盼星，段召容，成前，平小凡，杨超然，李遥宇，张江涛，王佳运，贾志全，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：