[發(fā)明專利]一種高容量高循環(huán)效率的硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010295615.7
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111533115B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李新祿;姚叢;王榮華
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶錦添翼新能源科技有限公司;惠州市金龍羽電纜實業(yè)發(fā)展有限公司
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19;C01B32/184;C01B33/02;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括以下質(zhì)量百分比的組分：

硅基材料 10-98％

石墨烯納米帶 1-89％

鋰元素 1-10％

其中，所述硅基材料為微納米的硅粉或氧化亞硅或多孔硅，并且所述硅基材料的平均粒徑為0.01-30μm，比表面積為5-500m²·g^-1，孔容為0.01-5cm³·g^-1；所述石墨烯納米帶的直徑為5-50nm，長度為1-100μm，含碳量≥95％；

所述的硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備硅基材料混合液

將硅基材料和表面活性劑溶于去離子水中，混合攪拌30-240min，得到懸浮有帶正電荷硅基材料的混合液；

其中，所述硅基材料、所述表面活性劑、所述去離子水的比例為1g：(0.05-0.5)g：(100-1000)mL；

所述的表面活性劑為帶正電荷的試劑或者聚合物；

(2)制備硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料

將石墨烯納米帶在去離子水中超聲分散1-12h成0.1-10mol/L的分散液，然后加入到所述硅基材料混合液中，在50-1000Hz頻率條件下超聲振蕩5-240min，經(jīng)固液分離收集沉淀物，經(jīng)干燥后在惰性氣氛下燒結(jié)，即得硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料；

其中，所述石墨烯納米帶和所述硅基材料的質(zhì)量比為1：0.1-100；

(3)預(yù)鋰化硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料

將所述硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料在惰性氣體的保護下與鋰離子電池電解液浸潤后的金屬鋰片直接機械施壓，施加壓力為0.1-10kg·cm^-1，施壓時間為5-600min，得到最終的硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括以下質(zhì)量百分比的組分：

硅基材料 87％

石墨烯納米帶 10％

鋰元素 3％

其中，所述硅基材料為納米的硅粉，其平均粒徑為10nm，比表面積為120m²·g^-1，孔容為0.81cm³·g^-1；所述石墨烯納米帶的直徑為5nm，長度為10μm，含碳量為95％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括以下質(zhì)量百分比的組分：

硅基材料 64％

石墨烯納米帶 30％

鋰元素 6％

其中，所述硅基材料為氧化亞硅，其平均粒徑為30nm，比表面積為50m²·g^-1，孔容為0.25cm³·g^-1；所述石墨烯納米帶的直徑為10nm，長度為30μm，含碳量為98％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅基/石墨烯納米帶復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括以下質(zhì)量百分比的組分：

硅基材料 10％

石墨烯納米帶 86％

鋰元素 4％

其中，所述硅基材料為多孔硅，其平均粒徑為30μm，比表面積為200m²·g^-1，孔容為1.5cm³·g^-1；所述石墨烯納米帶的直徑為50nm，長度為60μm，含碳量為99％。