[发明专利]一种硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片制备方法，其特征在于：所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片以静电纺丝法将SiO x/石墨烯/碳复合纳米纤维膜原位附着在SiO x/石墨烯膜的表面构成，所述x的取值范围为0≤x2；

所述以静电纺丝法将SiO x/石墨烯/碳复合纳米纤维膜原位附着在SiO x/石墨烯膜的表面包括如下步骤：

S1：将氧化石墨分散于去离子水中，以高压均质机分散均匀，得到氧化石墨烯浆料；

S2：将含硅化合物分散于水中，得到含硅化合物溶液；

S3：将S2所得含硅化合物溶液在搅拌条件下加入S1所得氧化石墨烯浆料中，搅拌均匀后，以高压均质机继续分散均匀，得到含硅化合物/氧化石墨烯浆料；

S4：将S3所得含硅化合物/氧化石墨烯浆料涂覆于PET基底或无纺布基底上、进行干燥处理，得到含硅化合物/氧化石墨烯膜；

S5：将S4所得含硅化合物/氧化石墨烯膜置于惰性气氛中进行高温处理，并在高温处理后进行压延，得到SiO x/石墨烯膜；

S6：将氧化石墨分散于溶剂中，得到氧化石墨烯溶液；

S7：将含硅化合物，在搅拌条件下缓慢投入S6所得氧化石墨烯溶液中，得到含硅化合物/氧化石墨烯溶液；

S8：将S7所得含硅化合物/氧化石墨烯溶液加入到聚合物分散液中，分散均匀，得到含硅化合物/氧化石墨烯纺丝液；

S9：以静电纺丝设备将S8所得含硅化合物/氧化石墨烯纺丝液进行纺丝处理，在S5所得SiO x/石墨烯膜上生成含硅化合物/氧化石墨烯/聚合物复合纳米纤维膜；

S10：将S9所得产品置入高温炉中，在惰性气体保护下进行高温处理，在SiO x/石墨烯膜表面形成SiO x/石墨烯/碳复合纳米纤维膜，所形成的SiO x/石墨烯/碳复合纳米纤维膜/SiO x/石墨烯膜即为硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片。

2.如权利要求1所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片制备方法，其特征在于：所述含硅化合物采用纳米SiO x粉、硅烷偶联剂、正硅酸酯、硅酸钠、有机硅和硅藻中的任一种。

3.如权利要求2所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片制备方法，其特征在于：步骤S4所述干燥处理在80℃以下的温度环境中进行；步骤S5所述高温处理在1000～2600℃的温度范围内进行，其升温速率为0.5～10℃/min，其处理时间为2～6小时。

4.如权利要求3所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片制备方法，其特征在于：步骤S9所述纺丝处理的工作电压为8～15kV；步骤S10所述高温处理在800～2600℃的温度范围内进行，其升温速率为0.5～10℃/min，其处理时间为2～8小时。

5.如权利要求1所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片制备方法，其特征在于：步骤S6所述溶剂为水、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇、二甲苯中的任一种或任几种的混合；步骤S8所述聚合物分散液为聚乙烯醇、水性聚氨酯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮中的任一种或任几种的混合。

6.一种硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片，其特征在于：采用如权利要求1-5任一项所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片制备方法制备而成。

7.如权利要求6所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片，其特征在于：所述SiO x粒径为10～500nm；所述SiO x/石墨烯/碳复合纳米纤维膜中，SiO x/石墨烯/碳复合纳米纤维的直径为100～1500nm。

8.一种锂离子电池，其特征在于：包括如权利要求6所述硅/石墨烯/碳复合纤维膜负极极片。