[发明专利]石墨烯包覆硅颗粒的碳硅复合材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种石墨烯包覆硅颗粒的碳硅复合材料，其特征在于，为片状的还原氧化石墨烯和硅颗粒构成，还原氧化石墨烯至少部分地包覆在硅颗粒外部，还原氧化石墨烯和硅颗粒之间具有空隙；所述硅颗粒的粒径为30-50nm。

2.权利要求1所述的石墨烯包覆硅颗粒的碳硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1)将粒径为30-50nm的硅颗粒分散于溶剂中，加入氨水、硅源，在硅颗粒表面水解氧化生成二氧化硅层，所述硅源为双(三乙氧基硅基)甲烷或正硅酸乙酯，

2)将步骤1)得到的复合颗粒溶液与氧化石墨烯水溶液混合，然后进行冰冻，使溶剂完全凝结成冰。

3)在真空冷冻干燥机中，将材料进行冻干，使溶剂凝结成的冰全部直接升华成水蒸气，

4)在800-1000℃，气体保护环境下对材料进行高温还原，将氧化石墨烯还原成还原氧化石墨烯；

5)高温还原所得材料浸入刻蚀剂，将硅颗粒表层氧化的二氧化硅层刻蚀。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，将硅颗粒超声分散于溶剂中，所述溶剂为50-80份有机溶剂与20份水的混合物，所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、正丁醇、丙三醇、正己烷中的一种或二种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氨水的质量分数为28％～30％，所述硅颗粒、溶剂、氨水、硅源的加入比例为300mg：(40-100)mL：(1-5)mL，1-3mL。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，硅源的加入方式为滴加，水解反应的时间为10-15h，所述硅源为正硅酸乙酯。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将步骤1)得到的复合颗粒溶液与氧化石墨烯水溶液混合的体积比例为5：(1-3)；所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5-2mg/mL。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，冰冻的温度为-5℃至-50℃。

8.根据权利要求2-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，步骤4)的高温还原过程采取三段式升温：从常温-300℃，升温速率为3±0.5℃/min，在300℃保持0.5h；从300-600℃，升温速率为5±0.5℃/min，在600℃保持0.5h；从600-950℃，升温速率为7.5±0.5℃/min，在850-950℃保持1h。

9.根据权利要求2-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述刻蚀剂为2-6wt％的HF、35-55wt％水、40-60wt％的乙醇组成的体系。

10.应用权利要求1所述碳硅复合材料制备的锂离子电池，其特征在于，所述碳硅复合材料作为电池的负极活性材料。