[发明专利]石墨烯增强硅‑碳复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种石墨烯增强硅-碳复合材料，其特征在于包括：硅基底、硅基底上的中间碳层、中间碳层外面的石墨烯层。

2.根据权利要求1所述的石墨烯增强硅-碳复合材料，其特征在于：所述硅基底为1-3um的微米硅、或50-100nm的纳米硅、或多孔硅，所述多孔硅为孔洞大小为10nm～30nm的微米多孔硅或者孔洞大小为0.5nm～2nm的纳米多孔硅。

3.根据权利要求1所述的石墨烯增强硅-碳复合材料，其特征在于：所述中间碳层的碳源选自葡萄糖、蔗糖、石墨、聚偏氟乙烯其中的一种。

4.权利要求1至3任意一项所述的石墨烯增强硅-碳复合材料作为锂离子电池负极材料的用途。

5.权利要求1至3任意一项所述的石墨烯增强硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)选取上述微米硅或纳米硅或多孔硅的粉末进行预处理去除表面的氧化层后待用；

(2)将上述预处理后的硅粉和中间碳层的碳源加入去离子水混合搅拌，所述中间碳层的碳源与硅粉的质量比为(1:10)～(3:5)，然后烘干、捣碎、煅烧，得到内部为硅粉外部包覆中间碳层的粉末；

(3)将上述包覆中间碳层的粉末和氧化石墨烯加入去离子水混合，包覆中间碳层的粉末与氧化石墨烯的质量比为(5:1)-(20:1)，然后超声搅拌混合均匀，倒入高压反应釜中水热反应、冷冻干燥，即得到石墨烯增强硅-碳复合材料。

6.根据权利要求5所述的石墨烯增强硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的中间碳层的碳源与硅粉的质量比为1:5。

7.根据权利要求5所述的石墨烯增强硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中包覆中间碳层的粉末与氧化石墨烯的质量比为10:1。

8.根据权利要求5所述的石墨烯增强硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述中间碳层的碳源若为葡萄糖，步骤(2)中煅烧时的温度为600℃，煅烧时间为6h；若中间碳层的碳源为聚偏氟乙烯，步骤(2)中煅烧时的温度为500℃，煅烧时间为4h。

9.根据权利要求5所述的石墨烯增强硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中在高压反应釜水热反应时将超声搅拌后的混合物倒入高压反应釜中，放入烘箱进行反应，烘箱的温度为180℃、烘箱内的反应时间为12h。

10.根据权利要求5所述的石墨烯增强硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的冷冻干燥进一步为：水热反应后生成气凝胶或者水凝胶，之后将其移入低温设备使凝胶冻结备用，凝胶冻结之后，放入冷冻干燥机进行冷冻干燥，干燥的温度设定为-50℃。