[发明专利]一种石墨烯改性硅负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯改性硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将氨基化的纳米硅源与磺化石墨烯混合，进行喷雾干燥，得到石墨烯改性硅负极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化的纳米硅源与所述磺化石墨烯的摩尔比为(1～30):1，优选为(20～30):1。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化的纳米硅源为氨基化纳米硅。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化纳米硅按照如下方式制备：

将纳米硅在酸溶液中搅拌，干燥后与第一溶剂和第二溶剂混合，加热后得到氨基化纳米硅；

优选地，所述纳米硅的粒径D50为5～80nm，优选为28～32nm；

优选地，所述酸溶液包括HCl溶液；

优选地，所述第一溶剂包括甲苯；

优选地，所述第二溶剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷；

优选地，所述纳米硅和所述第二溶剂的摩尔比为1:(0.2～5)；

优选地，所述加热的温度为80～120℃，时间为6～24h；

优选地，所述加热的气氛中的气体包括氮气。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述磺化石墨烯的粒径D50为1.2～4μm；

优选地，所述磺化石墨烯的层数小于5层，优选为2～4层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化的硅源与磺化石墨烯混合的过程中，还加入第三溶剂和催化剂；

优选地，所述第三溶剂包括二氯亚砜；

优选地，所述催化剂包括N,N-二甲基甲酰胺；

优选地，所述氨基化的硅源与磺化石墨烯混合的温度为60～100℃；

优选地，所述氨基化的硅源与磺化石墨烯混合的时间为12～36h；

优选地，所述氨基化的硅源与磺化石墨烯混合的过程在氮气的气氛中进行。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的入口温度为150～300℃；

优选地，所述喷雾干燥的出口温度为110～190℃。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

(1)将粒径D50为5～80nm的纳米硅在酸溶液中搅拌，在60～80℃干燥后与第一溶剂和第二溶剂混合，在80～120℃加热6～24h，得到氨基化纳米硅；

(2)将步骤(1)所述氨基化纳米硅与第三溶剂进行超声分散，并加入0.5～2mL催化剂，在60～100℃的氮气气氛下，逐滴加入粒径D50为1.2～4μm的磺化石墨烯，氨基化纳米硅和磺化石墨烯的摩尔比为(20～30):1，混合12～36h，得到混合液；

(3)将步骤(2)所述混合液进行喷雾干燥，所述喷雾干燥的入口温度为150～300℃，出口温度为110～190℃，得到所述石墨烯改性硅负极材料。

9.一种石墨烯改性硅负极材料，其特征在于，所述石墨烯改性硅负极材料采用根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到，所述石墨烯改性硅负极材料包括石墨烯和负载在所述石墨烯表面的硅。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极中包括根据权利要求9所述的石墨烯改性硅负极材料。