[发明专利]硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极

说明书

本发明提供一种硅碳壳壳纳米复合材料，其包括多个硅碳壳壳纳米颗粒，其中硅碳壳壳纳米颗粒包括：壳体结构以及多个填充颗粒，其中壳体结构由石墨烯材料构成的中空结构，壳体结构的尺寸为100纳米至100微米；多个填充颗粒由硅纳米材料组成，设置在壳体结构内，填充颗粒的尺寸为5纳米至500纳米。本发明还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法以及对应的锂离子电池电极。

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及一种硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极。

背景技术

随着可穿戴设备的日趋普及，工业互联网的快速推广，远程医疗对便携医学检测和治疗设备因新冠疫情的广泛需求，以及5G通讯技术和边缘计算的迅速发展，充电电池产业面临前所未有的机遇和挑战。

其中锂离子电池具有高电压、能量密度大、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应以及环境效益好等优点。其中负极材料是决定锂离子可逆容量与循环寿命的关键因素。

锂与石墨化的碳材料形成的插入化合物的电位与金属锂的电位相差不到0.5伏，且具有优越的循环性能，使其代替金属锂作为锂离子充电电池的负极成为可能。

但是现有的硅碳化合物材料的稳定性较差且制备难度较大，因此导致现有的锂离子电池电极以及电极材料的制作成本偏高。故需要提供一种硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极，以解决现有的锂离子电池电极以及电极材料的制作成本偏高的技术问题。

本发明实施例提供一种硅碳壳壳纳米复合材料，其包括多个硅碳壳壳纳米颗粒，其中所述硅碳壳壳纳米颗粒包括：

壳体结构，由石墨烯材料构成的中空结构，所述壳体结构的尺寸为100纳米至100微米；

多个填充颗粒，由硅纳米材料组成，设置在所述壳体结构内，所述填充颗粒的尺寸为5纳米至500纳米。

在本发明所述的硅碳壳壳纳米复合材料，其中所述壳体结构的尺寸为5微米至100微米；所述填充颗粒的尺寸为50纳米至200纳米。

本发明实施例还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其包括：

将硅纳米颗粒、羧酸化石墨烯以及氨基化石墨烯在水中混合，以形成材料混合液；

通过在所述材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述材料混合液的pH值为设定值，从而得到材料自组装混合液；

将所述材料自组装混合液静置设定时间，以形成硅碳壳壳纳米混合液；

对所述硅碳壳壳纳米混合液进行过滤和干燥处理，得到所述硅碳壳壳纳米颗粒。

在本发明所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法中，所述通过在所述材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述材料混合液的pH值为设定值，从而得到材料自组装混合液的步骤具体为：

通过在所述材料混合液中添加盐酸溶液或氢氧化钠溶液，使得所述材料混合液的pH值为7-9，从而得到材料自组装混合液。

在本发明所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法中，所述将所述材料自组装混合液静置设定时间，以形成硅碳壳壳纳米混合液的步骤具体为：

将所述材料自组装混合液静置5-60分钟，以形成硅碳壳壳纳米混合液。

在本发明所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法中，所述硅碳壳壳纳米混合液中所述羧酸化石墨烯以及所述氨基化石墨烯基于离子键自组装，形成包裹所述硅纳米颗粒的硅碳壳壳纳米颗粒。

本发明实施例还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其包括：