[發明專利]硅-石墨烯復合材料、鋰離子電池的制備方法

在審

• 申請號: 201210176585.3
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN103456926A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 周明杰;鐘輝;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/058
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平;生啟

技術領域

本發明涉及一種硅-石墨烯復合材料的制備方法及鋰離子電池的制備方法。

背景技術

石墨烯作為一種新型碳材料，自從2004年被發現以來，由于其二維單分子層結構以及優異的物理性質，如高的理論比表面積、優異的機械強度、良好的柔韌性和高的電導率等，二廣泛的應用于鋰離子電池。將硅材料與石墨烯進行復合能夠有效降低硅材料在膨脹和收縮過程中對電極材料的破壞，從而提高器件的循環性能。

目前制備硅-石墨烯符合材料時，先由石墨制備氧化石墨，由氧化石墨制備氧化石墨烯，還原氧化石墨烯制備石墨烯，最后再將硅材料與石墨烯共混制備。該硅-石墨烯復合材料的制備方法較為繁瑣。

發明內容

基于此，有必要提供一種工藝較為簡單的的硅-石墨烯復合材料的制備方法及鋰離子電池的制備方法。

一種硅-石墨烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：

將襯底放置于化學氣相沉積設備的反應室，在保護性氣體氛圍下，加熱所述襯底使所述襯底的溫度為500℃~1300℃；及

向所述反應室內通入氣態碳源及氣態硅源，反應1min~300min后冷卻得到硅-石墨烯復合材料。

在其中一個實施例中，所述保護性氣體為氮氣或氬氣。

在其中一個實施例中，所述氣態碳源選自甲烷、乙烷、乙烯及乙炔中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述氣態硅源選自四甲基硅烷及四氫化硅中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述氣態碳源與所述氣態硅源的摩爾比為0.5：1~6：1。

在其中一個實施例中，所述硅-石墨烯復合材料的制備方法還包括步驟：將所述硅-石墨烯復合材料自所述襯底剝離，并將剝離得到的硅-石墨烯復合材料粉碎。

一種鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：

提供正極活性材料和負極活性材料，所述負極活性材料為權利要求1至6任一項所述的硅-石墨烯復合材料的制備方法制備的硅-石墨烯復合材料；

分別將所述正極活性材料及所述負極活性材料涂敷在正極集流體及負極集流體上制備正極及負極；及

將所述正極及負極與隔膜組裝后浸泡于電解液中，得到鋰離子電池。

在其中一個實施例中，所述正極活性材料選自鈷酸鋰、磷酸鐵鋰及錳酸鋰中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述正極由以下步驟制備：將所述正極活性材料與正極粘結劑、正極導電劑按質量比75~90:5~10:5~15混合形成正極材料，將所述正極材料與溶劑混合配制成正極漿料，然后將所述正極漿料涂布在正極集流體上，經干燥、軋膜、分切后制作成正極。

在其中一個實施例中，所述負極由以下步驟制備：將所述負極活性材料、負極粘結劑、負極導電劑按質量比80~90:5~10:5~10混合形成負極材料，將所述負極材料與溶劑混合配制成負極漿料，然后將所述負極漿料涂布在負極集流體上，經干燥、軋膜、分切后制作成負極。

上述硅-石墨烯復合材料的制備方法及鋰離子電池的制備方法，利用化學氣相沉積法制備硅-石墨烯復合材料，工藝較為簡單，操作簡單且耗時較短；制備的硅-石墨烯復合材料應用于鋰離子電池可以提高鋰離子電池的循環性能。

附圖說明

圖1為一實施方式的硅-石墨烯復合材料的制備方法的流程圖；

圖2為一實施方式的鋰離子電池的制備方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。

請參閱圖1，一實施方式的硅-石墨烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟S110、將襯底放置于化學氣相沉積設備的反應室，在保護性氣體氛圍下，加熱襯底使襯底的溫度為500℃~1300℃。

優選的，襯底選自銅箔、鐵箔及鎳箔中的一種。

優選的，襯底在放置于反應室之前先依次使用去離子水、乙醇及丙酮超聲清洗后烘干。

優選的，化學氣相沉積設備為熱絲化學氣相沉積設備、射頻等離子體增強化學氣相沉積設備、微波等離子體增強化學氣相沉積設備、激光化學氣相沉積設備、低壓化學氣相沉積設備或常壓化學氣相沉積設備。

優選的，保護性氣體為氮氣或氬氣。