[发明专利]硅-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。 

背景技术

石墨烯作为一种新型碳材料，自从2004年被发现以来，由于其二维单分子层结构以及优异的物理性质，如高的理论比表面积、优异的机械强度、良好的柔韧性和高的电导率等，而广泛的应用于锂离子电池。将硅材料与石墨烯进行复合能够有效降低硅材料在膨胀和收缩过程中对电极材料的破坏，从而提高器件的循环性能。 

目前制备硅-石墨烯符合材料时，由硅颗粒直接与石墨烯进行混合，这种混合要求硅颗粒不能太小，而且混合不均匀，从而制备的硅-石墨烯复合材料应用于锂离子电池时会导致锂离子电池的循环性能较差。 

发明内容

基于此，有必要提供一种能提高锂离子电池的循环性能的硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。 

一种硅-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤： 

在保护性气体氛围下，将氧化石墨升温至500℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却后得到石墨烯；及 

在保护性气体及气态硅源的氛围下，在气压为90Pa~130Pa的条件下，将所述石墨烯升温至700℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却得到硅-石墨烯复合材料。 

在其中一个实施例中，将所述氧化石墨以2℃/min~20℃/min的升温速率升温至500℃~1000℃。 

在其中一个实施例中，所述保护性气体及气态硅源的氛围中，所述保护性气体与所述气态硅源的流速比为1:1~1:3。 

在其中一个实施例中，将所述石墨烯以2℃/min~10℃/min的升温速率升温 至700℃~1000℃。 

在其中一个实施例中，在制备石墨烯的步骤之前还包括：制备氧化石墨，制备氧化石墨包括以下步骤： 

将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~30min； 

向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h； 

将混合液升温至80℃~90℃并保持0.5h~2h； 

向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h；及 

向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。 

在其中一个实施例中，所述石墨与所述浓硫酸及浓硝酸的固液比为1g：（85ml~95ml）：（24ml~25ml），所述石墨与所述高锰酸钾的质量比为1:1~1:10。 

一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤： 

提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料为上述硅-石墨烯复合材料的制备方法制备的硅-石墨烯复合材料； 

分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；及 

将所述正极及负极与隔膜组装后加入电解液，封装后得到锂离子电池。 

在其中一个实施例中，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。 

在其中一个实施例中，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。 

在其中一个实施例中，所述负极由以下步骤制备：将所述负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。 

上述硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法，利用硅沉积的方法制备硅-石墨烯复合材料，工艺较为简单，操作简单且耗时较短；制备的硅-石墨烯复合材料中，硅均匀的分布于石墨烯片层之间，从而制备的锂离子电池的循环性能较佳。 

附图说明

图1为一实施方式的硅-石墨烯复合材料的制备方法的流程图； 

图2为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图。 

具体实施方式