[发明专利]一种石墨烯/SnO2

摘要

一种石墨烯/SnO2/Si@PPy复合材料的制备方法，它涉及锂离子电池的负极材料。它要解决现有采用微米级硅粉制备的硅基锂离子电池存在充放电比容量低、循环寿命短的问题。方法。本发明中Si粉表面包覆的PPy能够对Si在充放电过程中的膨胀起限制作用，表面的石墨烯/SnO2复合材料能增加负极材料的比容量，在石墨烯/SnO2/Si@PPy材料互相接触时，石墨烯/SnO2能够快速传递电子，提高石墨烯/SnO2/Si@PPy复合材料的电化学性能。这种石墨烯/SnO2/Si@PPy负极及其特殊的结构能够提高锂离子电池的充放电比容量、延长循环寿命，微米级Si粉大幅降低成本。本发明适用于硅基锂离子电池的负极材料。

主权项

1.一种石墨烯/SnO₂/Si@PPy复合材料的制备方法，其特征在于它按以下步骤进行：一、制备石墨烯/SnO₂复合材料：将10～20g的鳞片石墨、1～5g的高锰酸钾、10～50mL质量分数为98％的硫酸依次加入到100mL三口瓶中，恒温25℃下搅拌1～3h后进行水洗抽滤，再在60～80℃下烘干，制得可膨胀石墨；将可膨胀石墨置于1000℃马弗炉中膨化1～2min，制得膨胀石墨；取5～10g膨胀石墨分散在10～50mL的蒸馏水中，然后加入1～5g的硝酸钠，冰水浴搅拌30～90min，10～30g的高锰酸钾分10次加入，再升温至35℃，继续搅拌1～8h，加入400～800mL的去离子水，并升温至90℃，继续搅拌1～3h，然后降温至25℃并滴加50～200mL质量分数为35％的H₂O₂，再用质量分数为15％的HCl溶液和去离子水先后洗涤至溶液呈中性，超声破碎6～12h，然后冷冻干燥制得氧化石墨烯；取0.1～0.5g氯化亚锡溶于50～100mL无水乙醇，然后加入1～3g氧化石墨烯，分散后再加入10～50mL去离子水并装入300mL微波反应釜中，控制反应釜内压为1.5～2.0MPa，依次在90℃下加热10min，130℃下加热10min，150℃下加热10min，180℃下加热30～60min，然后用高速剪切机搅拌2～5h，经冷冻干燥后制得石墨烯/SnO₂复合材料；二、制备Si@PPy复合材料：将微米Si粉以1000r/min的速度球磨1～6h，取1g球磨过的Si粉加入到100mL三口瓶中；在氮气环境保护下，将1～2g的Py溶于10～50mL无水乙醇中得到Py溶液，将Py溶液加入到上述100mL三口瓶中，冰水浴磁力搅拌30～90min，转速400r/min；取1～5g过硫酸铵溶于10～50mL浓度为1mol/L的HCl溶液中形成过硫酸铵溶液，将过硫酸铵溶液逐滴加入到上述三口瓶中，继续冰水浴搅拌12～24h，然后加入50～500mL丙酮并搅拌15～60min，再依次用无水乙醇和去离子水进行交替洗涤3～5次，抽滤后烘干得到Si@PPy复合材料；三、制备石墨烯/SnO₂/Si@PPy复合材料：将1～3g石墨烯/SnO₂复合材料与1～3g Si@PPy复合材料分散在100～500mL去离子水中，磁力搅拌1～3h，然后超声1～3h，再转移至微波反应釜中，控制反应釜内压为1.5～2.0MPa，依次在90℃下加热10min，130℃下加热10min，150℃下加热10min，180℃下加热30～60min，冷却至室温，经冷冻干燥后得到石墨烯/SnO₂/Si@PPy复合材料。