石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料及其制作方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114300672A(43)申请公布日2022.04.08(21)申请号202111636523.1(22)申请日2021.12.29(71)申请人上海烯古能源科技有限公司地址200000上海市浦东新区张衡路1000弄35号202室(72)发明人李秋丽张凌孙淑华(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256代理人王茹(51)Int.Cl.H01M4/485(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料及其制作方法和应用(57)摘要本发明公开了一种石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料及其制作方法和应用。所述制作方法包括先将氧化石墨烯分散在无水乙醇中形成石墨烯/乙醇分散液；在所述石墨烯/乙醇分散液中加入锂源作为研磨介质，以微米级硅粉作为硅源，在砂磨机中对所述石墨烯/乙醇分散液、锂源和硅源进行研磨处理，制得包含纳米硅\锂源\氧化石墨烯的乙醇分散液的混合材料；在60‑100℃对所述混合材料进行喷雾干燥处理，从而得到氧化石墨烯包覆的硅\锂源粉体；将所述硅\锂源粉体转移至气氛炉中，于保护性气氛、650‑900℃进行保温烧结处理，制得所述石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料。本发明实施例提供的制作方法制备的硅负极材料具有优异的电化学性能。CN114300672ACN114300672A权利要求书1/1页1.一种石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料的制作方法，其特征在于包括：先将氧化石墨烯分散在无水乙醇中形成石墨烯/乙醇分散液；在所述石墨烯/乙醇分散液中加入锂源作为研磨介质，以微米级硅粉作为硅源，在砂磨机中对所述石墨烯/乙醇分散液、锂源和硅源进行研磨处理，制得包含纳米硅\锂源\氧化石墨烯的乙醇分散液的混合材料；在60‑100℃对所述混合材料进行喷雾干燥处理，从而得到氧化石墨烯包覆的硅\锂源粉体；将所述硅\锂源粉体转移至气氛炉中，于保护性气氛、650‑900℃进行保温烧结处理，制得所述石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述氧化石墨烯为Hummers改性法制备得到的粉体。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述锂源在无水乙醇中的浓度为0.01‑0.05wt％，所述锂源与硅源的质量比为0.05:1‑0.5:1。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述锂源包括氢氧化锂和/或硝酸锂。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述微米级硅粉为纯度为99.0％以上，所述微米级硅粉的D50为1‑50μm。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述研磨处理所采用的磨球为氧化锆磨球，磨球直径为0.05‑1mm，研磨转速为1000‑2500rpm，研磨时间为2‑6h。7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于包括：将氧化石墨烯包覆的硅\锂源粉体在保护性气氛中以1‑5℃/min的升温速率升温至650‑900℃，并于保护性气氛、650‑900℃条件下烧结3‑7h。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于所述惰性氛围为氮气、氦气、氩气中的一种。9.由权利要求1‑8中任一项所述方法制作的石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料。10.如权利要求9所述石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料于制备锂离子电池中的应用。2CN114300672A说明书1/5页石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料及其制作方法和应用技术领域[0001]本发明涉及一种硅负极材料，特别涉及一种石墨烯包覆硅酸锂改性硅负极材料及其制作方法和应用，属于新材料技术领域。背景技术[0002]硅材料由于具有较高的理论比容量，是一种替代石墨的理想之选。但是硅材料在充放电过程中会发生高达300％的体积膨胀，由此将引发材料粉化、脱落，严重影响其循环性能。鉴于此，研究者们常常采用纳米硅与碳进行复配来缓解硅的体积膨胀、提高材料导电性，进而改善电池循环性能。其中纳米硅的制备方法主要有：化学气相沉积法、镁热还原法、溶胶‑凝胶法、物理研磨法等，其中采用砂磨机、球磨机从微米级硅粉制备纳米硅是一种效率较高、较经济的方法，但是由于在高能研磨过程，纳米硅会与氧气发生反应，生成SiOx。长期以来，业界一直认为，该氧化层的存在会降低材料的首圈库伦效率，因此常常需要用HF或NaOH进一步刻蚀。[0003]例如，在CN109786733A中公开了利用硅氧化物在高温下与碳酸锂进行烧结，得到一种锂离子电池负极材料，CN108269979A中公开了利用氧化亚硅在高温下与锂元素的无机化合物进行烧结，得到氧化亚硅/硅/偏硅酸锂复合材料；一方面以氧化亚硅为原料，成本高于微米级硅粉，另一方面通过氧