[发明专利]一种锂离子电池用三维多孔硅碳负极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池用三维多孔硅碳负极材料及其制备方法，采用自组装的方法，将硅粉与有机物溶液加入到含有模板剂的有机溶剂中，调节pH使有机物通过静电自组装均匀包覆在硅粉表面，然后利用有机物中胺基与氧化石墨烯表面环氧基间的反应使石墨烯均匀分布在硅‑有机碳体系中，低温溶剂热处理并冻干退火处理，得到三维多孔硅碳复合材料。石墨烯具有导电性好、柔韧性好等优点，无定型碳材料具有一定的导电性并能缓冲硅的膨胀，材料具有的三维结构为锂离子和电子的快速传输提供了通道。本发明思路新颖，操作方便，可重复性高，制备的新型硅/碳复合材料具有很高的比容量和循环稳定性，能有效提高锂离子电池负极材料的电化学性能。

主权项

1.一种锂离子电池用三维多孔硅碳负极材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将氧化石墨烯分散于溶剂中制得浓度为2~8 mg mL^‑1的氧化石墨烯分散液；（2）将有机碳源加入到质量分数为10%的乙酸溶液中，超声搅拌得到浓度为5~50 mg mL^‑1的有机碳源溶液a；（3）将纳米硅粉分散在有机溶剂中，超声分散均匀，在30~60℃的条件下加热搅拌1~2h，然后滴加有机碳源溶液a和表面活性剂，用酸溶液调节pH为2~4，搅拌4~8h，离心洗涤，得到分散液b；（4）缓慢滴加适量的氧化石墨烯分散液到分散液b中，搅拌，水热釜中热处理后，洗涤并冷冻干燥得到产物c；（5）将产物c放入石英舟中，气体保护下升温至500~1000℃，保温，冷却至室温，得到三维多孔硅碳负极材料；该负极材料具有三维多孔结构，复合材料由纳米硅粉与碳组成，纳米硅粉与碳的质量比为（0.5~2）:1；所述纳米硅粉的粒径为50 nm~500 nm，纳米硅粉包括Si与SiO_x（0<x<2），其中SiO_x在纳米硅粉中的质量分数为0~20%。