[發明專利]一種石墨烯多孔納米硅復合材料、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201410133909.4
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN104979535A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 江志裕;李純莉;張平;馬麗萍
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/13;H01M4/139
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

1.一種石墨烯多孔納米硅復合材料，其特征在于，該復合材料是由石墨烯與多孔納米硅復合構成，其中，石墨烯在該復合材料中的重量含量為0.1%-90%。

2.如權利要求1所述的石墨烯多孔納米硅復合材料，其特征在于，所述多孔納米硅由酸浸蝕硅合金粉末制成，所述的硅合金選擇硅鋁、硅鐵或硅鎂合金中的任意一種，硅合金中硅的重量含量為3-95%。

3.一種根據權利要求1或2所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的制備方法，其特征在于，該方法是先把石墨氧化生成氧化石墨，以氧化石墨和所述多孔納米硅為原料，混合生成氧化石墨-多孔納米硅混合物，然后在體積比例為2-10%的H₂/Ar氣氛下，200-700℃還原制得石墨烯多孔納米硅復合材料。

4.一種根據權利要求1或2所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的制備方法，其特征在于，該方法是以石墨烯和多孔納米硅為原料，加入表面活性劑，混合均勻；所述表面活性劑選擇陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑或兩性離子表面活性劑中的任意一種。

5.如權利要求4所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述的表面活性劑選擇?Span-80或全氟聚醚基表面活性劑。

6.一種根據權利要求1所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的用途，其特征在于，該復合材料用于鋰離子電池的負極活性物質，該負極是由石墨烯多孔納米硅復合材料、導電劑、水體系或有機溶劑體系粘結劑所組成，負極內各組分的重量百分比為：石墨烯多孔納米硅復合材料20~97%，導電劑?0~40%，?粘結劑2~40%。

7.如權利要求6所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的用途，其特征在于，所述的水系粘結劑為高分子材料，選擇甲基纖維素鈉、苯乙烯-丁二烯乳膠、聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠、丙烯腈多元共聚物中的至少2種，所述的有機溶劑系高分子粘結劑為聚偏氟乙烯。

8.如權利要求6所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的用途，其特征在于，所述的導電劑為石墨烯、碳納米管、碳納米纖維和導電碳黑中的任意一種。

9.如權利要求6所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的用途，其特征在于，所述的鋰離子電池的電解液由鋰鹽、電解液添加劑和混合有機溶劑組成；所述混合有機溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸二丁酯、縮二乙二醇二甲醚、縮三乙二醇二甲醚中的至少2種組成，每種溶劑重量占混合有機溶劑的總重<95%；所述電解液添加劑為氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、三硫代碳酸亞乙烯酯中的任意一種或任意兩種的混合物，其濃度為0.05%-40wt%。

10.如權利要求6所述的石墨烯多孔納米硅復合材料的用途，其特征在于，所述鋰鹽為LiPF₆，其濃度為0.2-3mol/L。