[发明专利]一种石墨烯多孔纳米硅复合材料、其制备方法及其应用

权利要求书

1.一种石墨烯多孔纳米硅复合材料，其特征在于，该复合材料是由石墨烯与多孔纳米硅复合构成，其中，石墨烯在该复合材料中的重量含量为0.1%-90%。

2.如权利要求1所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料，其特征在于，所述多孔纳米硅由酸浸蚀硅合金粉末制成，所述的硅合金选择硅铝、硅铁或硅镁合金中的任意一种，硅合金中硅的重量含量为3-95%。

3.一种根据权利要求1或2所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的制备方法，其特征在于，该方法是先把石墨氧化生成氧化石墨，以氧化石墨和所述多孔纳米硅为原料，混合生成氧化石墨-多孔纳米硅混合物，然后在体积比例为2-10%的H₂/Ar气氛下，200-700℃还原制得石墨烯多孔纳米硅复合材料。

4.一种根据权利要求1或2所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的制备方法，其特征在于，该方法是以石墨烯和多孔纳米硅为原料，加入表面活性剂，混合均匀；所述表面活性剂选择阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或两性离子表面活性剂中的任意一种。

5.如权利要求4所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂选择 Span-80或全氟聚醚基表面活性剂。

6.一种根据权利要求1所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的用途，其特征在于，该复合材料用于锂离子电池的负极活性物质，该负极是由石墨烯多孔纳米硅复合材料、导电剂、水体系或有机溶剂体系粘结剂所组成，负极内各组分的重量百分比为：石墨烯多孔纳米硅复合材料20~97%，导电剂 0~40%， 粘结剂2~40%。

7.如权利要求6所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的用途，其特征在于，所述的水系粘结剂为高分子材料，选择甲基纤维素钠、苯乙烯-丁二烯乳胶、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶、丙烯腈多元共聚物中的至少2种，所述的有机溶剂系高分子粘结剂为聚偏氟乙烯。

8.如权利要求6所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的用途，其特征在于，所述的导电剂为石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维和导电碳黑中的任意一种。

9.如权利要求6所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的用途，其特征在于，所述的锂离子电池的电解液由锂盐、电解液添加剂和混合有机溶剂组成；所述混合有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸二丁酯、缩二乙二醇二甲醚、缩三乙二醇二甲醚中的至少2种组成，每种溶剂重量占混合有机溶剂的总重<95%；所述电解液添加剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、三硫代碳酸亚乙烯酯中的任意一种或任意两种的混合物，其浓度为0.05%-40wt%。

10.如权利要求6所述的石墨烯多孔纳米硅复合材料的用途，其特征在于，所述锂盐为LiPF₆，其浓度为0.2-3mol/L。