[发明专利]一种Si/SiOx/rGO负极复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种Si/SiOx/rGO负极复合材料的制备方法，涉及锂离子电池负极硅基复合材料技术领域，包括以下步骤：GO制备、Si/SiOx制备、羟基化Si/SiOx制备、Si/SiOx/rGO制备。本发明将石墨烯和硅纳米颗粒进行复合制得Si/SiOx/rGO负极复合材料，结合了石墨烯的高导电性和高比表面积与硅的高能量密度的优点，且改善了硅纳米颗粒的分散性，缓解硅纳米颗粒在电池充放电时严重的体积变化，提高纳米硅与氧化石墨的结合牢度，制得的复合材料具有良好的导电性能和循环性能，为锂离子电池负极材料发展提供新的方向同时拓宽锂离子电池在新能源新材料领域的发展，整个制备工艺简单易操作。 1

主权项

1.一种Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、GO制备：制备氧化石墨烯GO；

S2、Si/SiO_x制备：将球状纳米硅在氧化性气流中加热，获得氧化亚硅包裹纳米硅颗粒的Si/SiO_x材料，其中0<x<2；

S3、羟基化Si/SiO_x制备：将S2中得到的Si/SiO_x材料置于装有过氧化氢溶液的石英容器中，紫外照射并磁力搅拌反应，水洗，干燥，得到表面羟基化的Si/SiO_x材料；

S4、Si/SiO_x/rGO制备：将S3中得到的羟基化Si/SiO_x材料和S1中制得的GO共同分散到有机弱酸水溶液中，超声分散，转移至烘箱中预干燥至胶状物，再冷冻干燥，然后在氩氢混合保护气氛下于还原反应，即得Si/SiO_x/rGO复合材料。

2.根据权利要求1所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，采用Hummer法制备GO。

3.根据权利要求1所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，将球状纳米硅在氧化性气流中持续加热3‑6h，获得氧化亚硅包裹纳米硅颗粒的Si/SiO_x材料，其中0<x<2。

4.根据权利要求1或3所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述球状纳米硅的尺寸为50‑170nm。

5.根据权利要求1所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述S3中，将S2中得到的Si/SiO_x材料置于装有5‑12wt％过氧化氢溶液的石英容器中，紫外照射并磁力搅拌反应4‑8h，水洗，干燥，得到表面羟基化的Si/SiO_x材料。

6.根据权利要求1或5所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述紫外照射的紫外光波长为200‑365nm，光源与石英容器距离≤10cm。

7.根据权利要求1所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述S4中，将S3中得到的羟基化Si/SiO_x材料和S1中制得的GO共同分散到有机弱酸水溶液中，超声分散1‑1.5h，转移至烘箱中预干燥，先在100‑120℃下保温20‑30min，再升温至120‑140℃保温40‑160min获得胶状物，再冷冻干燥，然后在10％氩氢混合保护气氛下于400‑600℃还原反应4‑6h，即得Si/SiO_x/rGO复合材料。

8.根据权利要求1或7所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述羟基化Si/SiO_x与rGO的质量比为1：1.5‑2.5。

9.根据权利要求1或7所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机弱酸水溶液的质量百分浓度为1‑5wt％，pH在5.5‑6.6。

10.根据权利要求1或7所述的Si/SiO_x/rGO负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机弱酸为甲酸或乙酸。