[发明专利]硅-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。

背景技术

石墨烯作为一种新型碳材料，自从2004年被发现以来，由于其二维单分子层结构以及优异的物理性质，如高的理论比表面积、优异的机械强度、良好的柔韧性和高的电导率等，二广泛的应用于锂离子电池。将硅材料与石墨烯进行复合能够有效降低硅材料在膨胀和收缩过程中对电极材料的破坏，从而提高器件的循环性能。

目前制备硅-石墨烯符合材料时，先由石墨制备氧化石墨，由氧化石墨制备氧化石墨烯，还原氧化石墨烯制备石墨烯，最后再将硅材料与石墨烯共混制备。该硅-石墨烯复合材料的制备方法较为繁琐。

发明内容

基于此，有必要提供一种工艺较为简单的的硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。

一种硅-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将衬底放置于化学气相沉积设备的反应室，在保护性气体氛围下，加热所述衬底使所述衬底的温度为500℃~1300℃；及

向所述反应室内通入气态碳源及气态硅源，反应1min~300min后冷却得到硅-石墨烯复合材料。

在其中一个实施例中，所述保护性气体为氮气或氩气。

在其中一个实施例中，所述气态碳源选自甲烷、乙烷、乙烯及乙炔中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述气态硅源选自四甲基硅烷及四氢化硅中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述气态碳源与所述气态硅源的摩尔比为0.5：1~6：1。

在其中一个实施例中，所述硅-石墨烯复合材料的制备方法还包括步骤：将所述硅-石墨烯复合材料自所述衬底剥离，并将剥离得到的硅-石墨烯复合材料粉碎。

一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料为权利要求1至6任一项所述的硅-石墨烯复合材料的制备方法制备的硅-石墨烯复合材料；

分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；及

将所述正极及负极与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到锂离子电池。

在其中一个实施例中，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。

在其中一个实施例中，所述负极由以下步骤制备：将所述负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。

上述硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法，利用化学气相沉积法制备硅-石墨烯复合材料，工艺较为简单，操作简单且耗时较短；制备的硅-石墨烯复合材料应用于锂离子电池可以提高锂离子电池的循环性能。

附图说明

图1为一实施方式的硅-石墨烯复合材料的制备方法的流程图；

图2为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一实施方式的硅-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S110、将衬底放置于化学气相沉积设备的反应室，在保护性气体氛围下，加热衬底使衬底的温度为500℃~1300℃。

优选的，衬底选自铜箔、铁箔及镍箔中的一种。

优选的，衬底在放置于反应室之前先依次使用去离子水、乙醇及丙酮超声清洗后烘干。

优选的，化学气相沉积设备为热丝化学气相沉积设备、射频等离子体增强化学气相沉积设备、微波等离子体增强化学气相沉积设备、激光化学气相沉积设备、低压化学气相沉积设备或常压化学气相沉积设备。

优选的，保护性气体为氮气或氩气。