[发明专利]一种锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极，其特征在于所述石墨烯/硅电极由石墨烯/硅多层结构层和铜箔构成，所述铜箔表面涂覆有石墨烯/硅多层结构层。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下：

一、氧化石墨溶液的制备：

配置0.1-2mg/mL的氧化石墨水溶液，超声分散后用氢氧化钠溶液调节pH在5-10之间；

二、石墨烯胶体的制备：

    在水浴条件下，向氧化石墨水溶液中加入还原剂进行还原，还原剂与氧化石墨的质量比为5-12:1；离心、洗涤至中性，得到具有一定粘性的石墨烯胶体；

三、铜箔的表面改性处理：

常温下将铜箔浸泡在有机酸或双氧水中，然后用去离子水洗涤干净，自然晾干；

四、免粘结剂石墨烯/硅电极的制备：

（1）将硅分散在去离子水中，加入表面活性剂，超声分散均匀；

（2）加入石墨烯胶体，经超声、搅拌使分散均匀，得到石墨烯/硅混合料浆，其中：硅、表面活性剂、石墨烯的质量比为20-80：0-5：15-80；

（3）将得到的石墨烯/硅混合料浆用涂膜器均匀的涂覆在处理后的铜箔上；

（4）真空干燥后进行冷压处理，在表面活性剂和铜箔表面官能团的双重作用下，制备出粘结效果非常好的免粘结剂石墨烯/硅电极。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述步骤一中，氧化石墨通过改进的Hummers法制备而成。

4.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述步骤一中，氧化石墨水溶液的超声分散时间为1-5h，频率为30-70KHz。

5.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述步骤二中，还原剂为硼氢化钠，还原温度为70-100℃，还原时间为1-5 h。

6.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述步骤三中，有机酸为醋酸或草酸，浸泡时间为10-15h；双氧水中处理时间为25-30h。

7.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述步骤四中，表面活性剂为阳离子表面活性剂或者聚合物电解质。

8.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述步骤四中，超声频率均为30-70KHz，硅粉水分散液的超声分散时间不小于1h，石墨烯/硅混合料浆超声分散时间不小于20min,高速匀浆机搅拌时间不小于10min，转速不小于10000 r/min。

9.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述步骤四中，混合料浆涂覆厚度 <400μm。

10.根据权利要求2所述的锂离子电池用免粘结剂石墨烯/硅电极的制备方法，其特征在于所述极片干燥温度为80-100℃，干燥时间不小于5h；冷压处理压力为10-30MPa，时间为20-30min。