[发明专利]电剥离石墨烯硅碳复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种电剥离石墨烯硅碳复合材料，包括如下步骤：将电剥离石墨烯、硅基材料、糖类材料按照一定比例混合后球磨；将球磨后的产物进行喷雾干燥造粒；将喷雾干燥后的产物在惰性氛围下高温煅烧，得到最终产品。一种电剥离石墨烯硅碳复合材料，由上述的制备方法所制得。一种上述的电剥离石墨烯硅碳复合材料在锂离子电池中的应用。本发明的有益效果为：本发明通过使用电剥离石墨烯与硅基材料、糖类材料复合，合成了优良的循环性能的电剥离石墨烯硅碳复合材料，即让电剥离石墨烯硅碳复合材料中具有电剥离石墨烯，且电剥离石墨烯的含量可达20％，具备优良的电化学储能性能，所采用的方法效率高，生产工艺简单易操控，易于大规模生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种电剥离石墨烯硅碳复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子设备和电动汽车的普及，人们对锂离子电池的能量密度需求越来越高，这亟需科学家们探索具有高的能量/功率容量的新型负极材料来代替目前主流的石墨负极。

硅(Si)被认为是石墨负极最有前途的高容量负极代替品之一，原因主要有：

1)硅具有4200mAhg^～1的重量容量(锂化为Li_4.4Si)；

2)锂离子嵌入/脱嵌电位低(低于0.5VvsLi/Li⁺)，不易析出锂枝晶；

3)硅在地壳中含量第二，含量丰富，环境友好且无毒，化学性质稳定；

然而，硅在锂化过程中会发生巨大的体积膨胀，膨胀超过其原始尺寸的300％，体积变化会在锂化/脱锂过程中导致膨胀/收缩应力，巨大的体积变化将主要导致三个问题：

1)颗粒粉碎；

2)电子～离子传输途径的破坏；

3)固态电解质界面(SEI)的不稳定；

除此之外，硅在锂中的扩散系数(10^～14～10^～13cm²s^～1)和本征导电率(10^～5～10^～3Scm^～1)较低，所有这些因素限制了硅负极的循环寿命和倍率性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电剥离石墨烯硅碳复合材料及其制备方法和应用，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电剥离石墨烯硅碳复合材料，包括如下步骤：

S100、将电剥离石墨烯、硅基材料、糖类材料按照一定比例混合后球磨；

S200、将球磨后的产物进行喷雾干燥造粒；

S300、将喷雾干燥后的产物在惰性氛围下高温煅烧，得到最终产品。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，电剥离石墨烯:硅基材料：糖类材料的质量比为1:0.2～2:0.5。

进一步，硅基材料包括硅或氧化亚硅；

糖类材料包括蔗糖、淀粉、葡萄糖或麦芽糖。

进一步，球磨的时间为2h～10h。

进一步，喷雾干燥的温度为110～150℃。

进一步，高温煅烧的温度为900～1300℃。

进一步，电剥离石墨烯的制备方法为：