一种石墨烯硅氧碳负极材料的制备方法

摘要

本发明公开一种石墨烯硅氧碳负极材料的制备方法，以膨胀石墨和含硅生物质为原料，磷酸为催化剂，在室温下通过研磨机将二氧化硅分散在葡聚糖溶液中，再在高温下进行炭化活化，形成均匀的Si/C纳米复合物，利用延展性的无定型多孔碳能有效抑制和缓解硅在充放电过程中的体积膨胀，并基于烯硅碳复合物建成立体导电网络，使得本发明负极材料导电率比多孔活性炭导电率提高20‑100倍，大大提高无定形多孔碳和硅的在充放电过程中的导电性，大大缩短电池充电时间，此外实现碳包覆的石墨烯Si/C复合物，循环性能得到较大的改善，循环性能好。本发明充分发挥了石墨烯的高导电性、硅化物的高比电容，活性炭的多孔性等特征。本发明的锂离子电池负极材料具有高比电容量。

主权项

一种石墨烯硅氧碳负极材料的制备方法，其特征在于：以膨胀石墨和含硅生物质为原料，磷酸为催化剂，经机械化学力法制成负极材料，所述机械化学力法包括以下步骤：（1）将膨胀石墨进行膨化后与清洗干燥后的含硅生物质按照质量比1‑5:5‑20加入高速粉碎机粉碎10‑50分钟，并使得粉碎后的物料颗粒不大于325目筛；（2）粉碎后的物料颗粒与作为催化剂的磷酸按照质量比1:1‑5充分搅拌过滤得到浆状物；将浆状物投入研磨机研磨24‑48小时制得粘稠的糖类混合物；研磨过程中将石墨剥离形成分散均匀的少层氧化石墨烯，同时将氧化硅纳米化并均匀分散，其中石墨烯和硅氧的粒度在20‑50nm之间；（3）待粘稠的糖类混合物成团后切片获得片状物，将片状物在干燥箱中熟化，熟化温度为120℃，熟化时间为24‑48小时；（4）将熟化后的片状物炭化2‑3小时，将氧化石墨烯还原成石墨烯，并将糖类炭化，得到炭化料，炭化温度为450℃‑500℃；（5）将炭化料水洗回收磷酸后，使用5%的HCl溶液蒸煮；再将蒸煮后的溶液用5%的NaOH溶液中和至中性，将中和后的溶液排除滤液得到湿碳，并将湿碳加水煮沸除氯；（6）将除氯后的湿碳干燥，并隔绝空气在1300‑1800℃温度下煅烧2‑3小时制得所述石墨烯硅氧碳负极材料。