[发明专利]基于石墨烯的纳米花形硅铜合金电极材料及其制备方法与应用

摘要

一种电化学能源技术领域基于石墨烯的纳米花形硅铜合金电极材料及其制备方法与应用，利用电化学沉积刻蚀技术，先在柔性石墨烯基底上制备纳米花形氧化铜，为下一步引入硅提供了良好的模板；再先后通过等离子增强化学气相沉积技术沉积硅以及对氧化铜进行还原处理，使得铜能够通过还原扩散的方式与外部的硅相结合，形成硅铜合金，大大提高了硅的导电性，从而为锂电池充放电过程中嵌锂脱锂提供良好快速的通道，提升电池的循环性能。

主权项

1.一种基于石墨烯的纳米花形硅铜合金电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将泡沫镍置于化学气相沉积设备中，通入氢气作为还原气体，通入氩气作为保护气体，以8～12℃/min的速率逐步升温至950～1050℃，再通入碳源气体，在泡沫镍表面沉积形成石墨烯，沉积反应结束后停止通入氢气、氩气和碳源气体，并快速冷却至20～50℃；S2，将表面沉积有石墨烯的泡沫镍放入硫酸溶液中，在70～85℃下反应3～4h，蚀刻去除泡沫镍，得到柔性泡沫石墨烯集流体；S3，将柔性泡沫石墨烯集流体作为工作电极放入硫酸铜电解液中，在0.3～0.5V电位下电镀30～60s，得到表面沉积有纳米氧化铜颗粒的工作电极；电解采用的对电极和参比电极分别为铂片电极、饱和甘汞电极；S4，将表面沉积有纳米氧化铜颗粒的工作电极放入氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液中，在70～80℃下刻蚀1.5～2.5min，得到基于石墨烯的纳米花形氧化铜电极材料；S5，在80～120℃、10～15W射频功率条件下，通入硅源气体及还原气体进行等离子增强化学气相沉积，在基于石墨烯的纳米花形氧化铜电极材料表面沉积纳米硅颗粒90～120min，得到反应产物；将反应产物置于低压化学沉积设备中，通入还原气体至低压化学沉积设备中气体压力为1.2～1.6托尔，在350～450℃下还原反应4～6h，得到基于石墨烯的纳米花形硅铜合金电极材料。