[发明专利]一种纳米硅颗粒-石墨片-碳纳米管复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种纳米硅颗粒-石墨片-碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 采用氨基型硅烷偶联剂对纳米硅颗粒的表面进行氨基修饰；

S2. 对由石墨纳米片和碳纳米管组成的碳材料进行酸处理；

S3. 将经过酸处理的碳材料分散于水中，然后再加入经氨基修饰后的纳米硅颗粒，搅拌，得到混合溶液；所述经氨基修饰后的纳米硅与所述碳材料的质量之比为1:9～3:7；

S4. 将所述混合溶液进行过滤，干燥，然后球磨处理，得到负载纳米硅颗粒的碳材料；

S5. 将所述负载纳米硅颗粒的碳材料加入到含有聚丙烯腈或沥青的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，然后进行静电喷雾，所得样品在230~280℃下进行固化，并在惰性气体的保护下高温碳化处理，最终得到纳米硅颗粒-石墨片-碳纳米管复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述高温碳化处理的条件为：在惰性气体的保护下，在600℃~1000℃加热2~3小时。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述石墨纳米片与所述碳纳米管的质量之比为99：1~9：1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米硅的粒径为5~100 nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基型硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷和/或N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米石墨片的厚度为5~500 nm。

7.一种纳米硅颗粒-石墨纳米片-碳纳米管复合材料，其特征在于，采用权利要求1~6任一项所述的制备方法而制成。

8.一种锂离子电池负极活性材料，其特征在于，由以下质量百分比计算的组分组成：90%~98% 权利要求7所述的纳米硅颗粒-石墨纳米片-碳纳米管复合材料，2%~10%碳纳米管。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池负极活性材料，其特征在于，所述碳纳米管的直径为10~50 nm，长度为10~500 μm。

10.一种锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将权利要求8或9所述的锂离子电池负极活性材料与粘结剂进行混合，并涂布在集流体上，所述集流体为铜箔、泡沫镍、泡沫铜、碳纤维纸的其中一种；所述泡沫镍或泡沫铜的孔径为20~500 μm；所述碳纤维纸的长度为5~500 um。