[发明专利]一种基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）微、纳米硅粉的表面改性

（1.1）将微、纳米硅粉加入浓盐酸或浓盐酸和氧化剂的混合溶液中，超声分散，在30～80 ℃油浴中磁力搅拌，搅拌时间为1～6小时；通过过滤收集经浓盐酸或浓盐酸和过氧化氢活化过后的硅粉，用去离子水清洗，再用酒精清洗，在50～100 ℃下真空干燥，得经浓盐酸活化后的硅粉；

（1.2）取所述经盐酸活化后的硅粉加入到已配制好的表面活性剂溶液中，超声分散后在15～200 ℃进行回流，回流时间为4～48小时，最后通过过滤收集表面改性的硅粉，用去离子水清洗并在60～70 ℃下真空干燥；所述表面活性剂溶液是通过将表面活性剂分散于酒精-去离子水混合溶液或甲苯中，室温下磁力搅拌2～8小时，充分溶解制得的；

（2）将步骤（1）最终得到的改性过后的硅粉加入含氧化石墨烯的水溶液中，超声分散后室温下磁力搅拌20～300分钟；用稀盐酸调节混合溶液的pH值至5～7；通过过滤或离心收集复合物，分别用去离子水和酒精清洗；把得到的棕黑色复合物置于60～100 ℃的真空干燥箱中真空干燥；干燥过后，将复合物转移到管式炉中，在保护气氛下100～800 ℃保温2～24小时，得所述高性能硅/氧化石墨烯负极材料。

2.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤（1.1）中每 100 ml浓盐酸加入10～1000 mg微、纳米硅粉，所述浓盐酸的质量分数为36%～38%；所述氧化剂为过氧化氢溶液，其浓度为20-30%wt，与所述浓盐酸的体积比为1:5 ~ 1:3。

3.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤（1.1）中所述超声分散的时间为15～60分钟；所述搅拌的速度为100～500转/分钟；所述干燥的时间为6-24小时。

4.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤（1.2）中所述搅拌的转速为100～500转/分钟；所述干燥的时间6-12小时。

5.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤（2）所述改性过后的微、纳米硅粉的加入量为10～1000 mg，氧化石墨烯的用量为10～1000 mg；所述氧化石墨烯采用公开号为CN10279533A的中国专利文献中所公开的方法制得。

6.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤（2）所述超声分散时间为15～75分钟，所述搅拌的转速为100～500转/分钟。

7.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的微、纳米硅粉的粒径为10～500纳米。

8.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，步骤（1）所述的表面活性剂为氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷或者多巴胺任意一种或几种；步骤（2）所用保护气氛为氮气或者氩气。

9.根据权利要求1所述的基于化学键构筑的高性能硅/氧化石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的表面活性剂占硅粉的质量百分比为20%～200%；步骤（2）所述的氧化石墨烯占改性后的硅粉质量百分比为5%～200%。

10.由权利要求1~9任一项所述制备方法制得的高性能硅/氧化石墨烯负极材料。