[发明专利]一种硅/石墨烯复合薄膜电极及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，包括集流体和通过静电自组装形成在所述集流体上的硅/石墨烯复合薄膜，所述硅/石墨烯复合薄膜包括交替层叠设置的至少一层硅薄膜层和至少一层石墨烯薄膜层，所述硅薄膜层通过静电引力结合在所述集流体上或所述石墨烯薄膜层上，所述石墨烯层通过静电引力结合在所述集流体上或所述硅薄膜层上。

2.如权利要求1所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅/石墨烯复合薄膜包括交替层叠设置的1-20层所述硅薄膜层和1-20层所述石墨烯薄膜层。

3.如权利要求1或2所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅/石墨烯复合薄膜的最外层为石墨烯薄膜层。

4.如权利要求1-3任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅/石墨烯复合薄膜内部具有疏松多孔的结构。

5.如权利要求1-4任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述集流体带有负电荷，所述硅薄膜层带有正电荷或负电荷，所述石墨烯薄膜层带有正电荷或负电荷。

6.如权利要求1-5任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅薄膜层的硅材料表面修饰有阳离子型聚电解质，所述石墨烯薄膜层的石墨烯表面修饰有阴离子型聚电解质。

7.如权利要求6所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述阳离子型聚电解质包括带有碱性可电离基团的聚合物，所述碱性可电离基团包括氨基、亚氨基；所述阴离子型聚电解质包括带有羧基、烷氧基或酚氧基的聚合物、或电离后带有碳酸根离子、碳酸氢根离子、磷酸根离子、硅酸根基离子、硫离子的聚合物。

8.如权利要求7所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述阳离子型聚电解质包括聚二烯丙基二甲基氯化铵；所述阴离子型聚电解质包括聚丙烯酸。

9.如权利要求1-8任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅薄膜层的厚度为500nm-2μm。

10.如权利要求1-9任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述石墨烯薄膜层的厚度为500nm-2μm。

11.如权利要求1-10任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅/石墨烯复合薄膜中硅薄膜层的质量占比为5％-90％。

12.如权利要求1-11任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅薄膜层的硅材料为硅纳米粒子、硅纳米纤维、硅纳米棒、硅纳米管、硅纳米针和硅纳米多孔微球中的一种或多种。

13.如权利要求12所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述硅纳米粒子的平均粒径为10nm-900nm；所述硅纳米纤维、硅纳米棒、硅纳米管或硅纳米针的平均横向直径为5nm-900nm；所述硅纳米多孔微球的平均粒径为10nm-900nm。

14.如权利要求1-13任一项所述的硅/石墨烯复合薄膜电极，其特征在于，所述集流体为金属箔、带涂层金属箔、合金、不锈钢、硅片、导电碳、导电玻璃、导电纤维布和石墨烯基基底中的一种。

15.一种硅/石墨烯复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供集流体，将所述集流体进行负电化处理，得到带负电的集流体；

提供硅材料，将所述硅材料进行电荷化处理，得到带电荷的硅材料分散液；

提供石墨烯，将所述石墨烯进行电荷化处理，得到与所述硅材料带相反电荷的石墨烯分散液；

将所述带负电的集流体交替浸入到所述带电荷的硅材料分散液和所述与硅材料带相反电荷的石墨烯分散液中，通过静电引力作用在所述带负电的集流体上沉积硅薄膜层和石墨烯薄膜层，最终自组装形成硅/石墨烯复合薄膜，即得到硅/石墨烯复合薄膜电极，所述硅/石墨烯复合薄膜包括交替层叠设置的至少一层硅薄膜层和至少一层石墨烯薄膜层。

16.如权利要求15所述的硅/石墨烯复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，将所述集流体进行负电化处理的具体操作为：采用碱的醇水混合溶液浸泡所述集流体。