[发明专利]一种Si/MnO2/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法与应用

权利要求书

1.一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制备纳米Si分散液；

(2)将MnO₂与纳米Si分散液进行超声搅拌，再将混合物放入不锈钢球磨罐中球磨；

(3)根据改性Hummer法制备GO，再将GO加入到溶剂中超声处理，得到均匀的GO分散液；

(4)将GO分散液滴加到步骤(2)中的球磨罐中，继续进行球磨处理0.5～5h后，将反应产物离心、干燥处理后得到复合物；

(5)将碳源溶于有机溶液中，然后缓慢加入步骤(4)得到的复合物，在40～80℃水浴条件下搅拌至干燥，然后在氩气保护环境中，以1～10℃/min的速度升温至300～600℃下恒温煅烧2～6h，得到Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(4)中，球磨珠为氧化锆球，其与混合物的球料质量比为25:1～75:1；球磨的转速为50～500r/min，时间为0.5～5h。

3.根据权利要求1所述的一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述GO分散液的浓度为1～10mg/mL。

4.根据权利要求1所述的一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述碳源煅烧后的残炭量占最终Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的质量百分比为5％～20％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，纳米Si的粒度为30～300nm，Si分散液的浓度为0.01～2g/mL。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，纳米Si与MnO₂的质量比为3:1～1:1。

7.根据权利要求1～4任一项所述的一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中GO与纳米Si的质量比为 1:1～1:10；所述离心处理的离心速度为2000～12000r/min，所述的干燥处理为在50～100℃下真空干燥5～48h，或者为冷冻干燥处理：冷冻干燥压力0.25～0.40Pa，温度为-30～-40℃，冷冻干燥时间为12～38h。

8.根据权利要求1～4任一项所述的一种Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的碳源为柠檬酸、沥青、葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂、导电碳Super-P中任一种。

9.一种锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料与粘结剂、导电剂按重量比(70～80):(20～10):10均匀混合，调成浆料后涂覆在铜箔上，并经真空干燥5～24个小时、辊压，得到锂离子电池负极片；所述Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为LA132或聚偏二氟乙烯；所述的导电剂为导电炭黑；所述Si/MnO₂/石墨烯/碳锂离子电池负极材料与粘结剂、导电剂重量比为80:10:10；所述涂覆厚度为100～180μm；所述辊压的厚度为75～150μm；所述真空干燥的温度为50℃～100℃。