[发明专利]一种石墨烯包覆多孔硅复合负极材料的制备及应用方法

摘要

一种石墨烯包覆多孔硅复合负极材料的制备及其应用方法，属于电极材料制备领域。本发明以铝硅为原料，经过熔炼、机械球磨和化学刻蚀制备形成多孔硅，再将多孔硅、氧化石墨烯和碳源通过球磨、喷雾干燥与高温热解以形成石墨烯包覆多孔硅复合材料。所制得的多孔硅材料中硅的质量百分比为20～80％，金属杂质的质量百分比为20～80％，粒径分布为10nm～10μm，孔径分布为1～1000nm，孔隙率为1～90％。所得到的石墨烯包覆多孔硅复合材料粒径尺寸为1～100μm，形状为球状，颗粒分布均匀，形貌一致。应用于锂离子电池负极材料时，能有效防止硅合金化的体积膨胀，提升首次充放电效率、理论比容量和循环性能等，是锂离子电池领域理想的负极材料之一。此制备工艺简单、能耗小、成本低、重现性好和产率高。

主权项

一种石墨烯包覆多孔硅复合负极材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：(1)以铝硅为原料，按照一定的比例称取，在合适的温度范围内熔炼成均匀的铝硅合金；铝硅原料的质量比范围为1:(1～5)；所熔炼的温度范围为580～1200℃；(2)将铝硅合金在保护气氛下装入球磨罐中，加入保护液体作为介质，设定一定转速进行球磨；将球磨好的样品移入真空干燥箱内烘干，然后进行研磨；(3)取刻蚀试剂对得到的小颗粒铝硅合金进行刻蚀处理，之后洗涤干燥得到多孔硅材料；得到的多孔硅材料中硅的质量百分比为20～80％，金属杂质的质量百分比为20～80％；所得到的多孔硅材料中硅的粒径分布为10nm～10μm，比表面积范围为10～200m2/g，孔径分布范围为1～1000nm，孔隙率范围为1～90％；(4)再按1:1:1～4:1:3的比例称取多孔硅、氧化石墨烯和碳源，加入分散剂充分搅拌获得混合液，把混合液按合适的球料比置于球磨罐中，设置球磨参数；将球磨好的液体在合适的条件下进行喷雾干燥，形成石墨烯包覆多孔硅复合材料前驱体，随后通过高温热解得到石墨烯包覆多孔硅复合材料。