[發(fā)明專利]一種原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910231092.7
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109950492A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐楷;陳霖進(jìn);周東山;王曉亮;薛奇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)射陽高新技術(shù)研究院;深圳市大分子科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/38;H01M10/0525;C01B32/182
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

1.一種原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)氧化石墨烯制備：將天然石墨粉采用稀鹽酸預(yù)處理，然后加入到0～3℃的濃硫酸中，攪拌狀態(tài)下依次加入NaNO₃和KMnO₄，并繼續(xù)攪拌反應(yīng)2～3h，直至溶液呈墨綠色后，移入30℃的恒溫水浴箱中繼續(xù)攪拌反應(yīng)至溶液由墨綠色變成粉紅色；隨后補加濃硫酸溶液并攪拌1～2h，當(dāng)溶液呈紅褐色后，再繼續(xù)攪拌1h然后加入H₂O₂溶液，直至溶液變成金黃色后再攪拌2h，趁熱過濾，產(chǎn)物用稀鹽酸溶液和去離子水反復(fù)洗滌直到濾液中無硫酸根離子為止，經(jīng)干燥后即得；

(2)氧化石墨烯片懸浮液制備：將步驟(1)得到的氧化石墨烯在溶劑中先超聲處理1～2h，然后以5000-10000轉(zhuǎn)/min，離心5-10min以除去未剝離的物質(zhì)，分離上清液得到氧化石墨烯片懸浮液；

(3)碳硅負(fù)極材料制備：將硅納米粒子加入到步驟(2)得到的氧化石墨烯片懸浮液中，并充分?jǐn)嚢枋蛊浞稚⒕鶆颍缓蠹尤脒€原劑抗壞血酸，升溫至50-80℃，攪拌反應(yīng)60-600min，然后進(jìn)行噴霧干燥得到石墨烯與硅的復(fù)合材料，隨后自然冷卻至室溫即得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述天然石墨粉、濃硫酸、NaNO₃和KMnO₄的用量比為2-6g：300-350ml：3.5-5g：20-25g。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的補加的濃硫酸溶液濃度為98wt％，用量為20-40ml/5g天然石墨粉；所述H₂O₂溶液濃度為30wt％，用量為10-40ml/5g天然石墨粉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述溶劑為水或者乙醇。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(2)中，所得到的氧化石墨烯片懸浮液中，氧化石墨烯片層尺寸為1-10nm，氧化石墨烯片濃度為0.1-2mg/mL。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述硅納米粒子的顆粒粒徑為1-50nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述氧化石墨烯片懸浮液中氧化石墨烯片與硅納米粒子的質(zhì)量比為1:0.2-1:2。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述氧化石墨烯片懸浮液中氧化石墨烯片與還原劑抗壞血酸的質(zhì)量比為1:0.35-3.5。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位復(fù)合制備鋰離子電池碳硅負(fù)極材料的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述噴霧干燥的進(jìn)口溫度為180-220℃，出口溫度為90-130℃。