[发明专利]一种核壳式石墨烯-硅复合材料及其制备方法、电极材料及电池

说明书

本发明公开一种核壳式石墨烯‑硅复合材料及其制备方法、电池材料及电池，涉及电池技术领域，降低含硅基材料的电极因为体积膨胀所导致的循环性能降低的问题。所述核壳式石墨烯‑硅复合材料的制备方法包括：将石墨烯‑硅复合材料与碳源混合均匀，获得预混物；将所述预混物在惰性环境下进行煅烧，使得所述预混物含有的碳源碳化，获得核壳式石墨烯‑硅复合材料。所述核壳式石墨烯‑硅复合材料应用上述制备方法制备。本发明提供的核壳式石墨烯‑硅复合材料及制备方法用于电池中。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种核壳式石墨烯-硅复合材料及其制备方法、电极材料及电池。

背景技术

目前，商用锂离子动力电池一般以石墨材料为负极，其实际放电比容量已接近其理论值372mAh/g，使得以石墨材料作为负极材料的技术路线已不能满足商用锂离子动力电池的高比容量要求，因此，不少负极材料生产企业开始调整自身的战略方向，加大对新型负极材料布局，其中硅系负极备受瞩目。

硅基材料具有高理论储锂容量(4200mAh/g)，被认为是最有希望取代石墨的下一代负极材料。但是，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子反复脱嵌入会使得硅基材料产生巨大的体积膨胀，体积膨胀率甚至达到300％，这样容易引起硅基材料结构的破坏和机械粉化，导致电极结构坍塌和电极材料剥落，严重降低了其循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳式石墨烯-硅复合材料及其制备方法、电极材料及应用，以避免含硅基材料的电极因为体积膨胀所导致的循环性能降低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核壳式石墨烯-硅复合材料的制备方法，该核壳式石墨烯-硅复合材料的制备方法包括：

将石墨烯-硅复合材料与碳源混合均匀，获得预混物；

将所述预混物在惰性环境下进行煅烧，使得所述预混物含有的碳源碳化，获得核壳式石墨烯-硅复合材料。

与现有技术相比，本发明提供的核壳式石墨烯-硅复合材料的制备方法中，将石墨烯-硅复合材料与碳源混合均匀时，碳源包覆在石墨烯-硅复合材料的表面，使得将预混物在惰性环境下进行煅烧后，所获得的产品为核壳式石墨烯-硅复合材料，即石墨烯-硅复合材料的表面包覆有碳层，这些碳材料作为石墨烯-硅复合材料的外壳包覆在石墨烯-硅复合材料的表面，起到了对石墨烯-硅复合材料的结构保护作用，这样就能够在一定程度上保证所获得的核壳式石墨烯-硅复合材料具有一定的结构稳定性和结构强度。当核壳式石墨烯-硅复合材料应用于电池的电极时，在反复充放电的过程中，碳壳可隔离石墨烯-硅复合材料与电解液，避免电解液与石墨烯-硅复合材料所含有的硅的接触，从而降低石墨烯-硅复合材料所含有的硅在反复充放电过程膨胀的机率，这样就能够避免含硅基材料的电极因为体积膨胀所导致的循环性能降低的问题。

本发明还提供了一种核壳式石墨烯-硅复合材料，所述核壳式石墨烯-硅复合材料为上述核壳式石墨烯-硅复合材料的制备方法所制备的核壳式石墨烯-硅复合材料。

与现有技术相比，本发明提供的核壳式石墨烯-硅复合材料的有益效果与上述核壳式石墨烯-硅复合材料的制备方法的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种电极材料，该电极材料包括上述石墨烯-硅复合材料和/或上述核壳式石墨烯-硅复合材料。

与现有技术相比，本发明提供的电极材料的有益效果与上述石墨烯-硅复合材料的有益效果和/或上述核壳式石墨烯-硅复合材料的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种上述电极材料在电池中的应用。

与现有技术相比，本发明提供的应用的有益效果与上述电极材料的有益效果相同在，在此不做赘述。

附图说明