[发明专利]氧化石墨烯还原物质-硅金属粒子复合体、复合体的制造方法以及包含复合体的二次电池用电极

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯还原物质‑硅金属粒子复合体、复合体的制造方法以及包含复合体的二次电池用电极，其技术要旨在于：在氧化石墨烯还原物质‑硅金属粒子复合体的制造方法中，包括：制造出对通过阳离子‑π相互作用而形成的氧化石墨烯进行还原的氧化石墨烯还原物质分散溶液的步骤；通过对上述氧化石墨烯还原物质分散溶液与硅金属粒子进行混合而制造出氧化石墨烯还原物质‑硅金属粒子分散溶液的步骤；以及，通过对上述氧化石墨烯还原物质‑硅金属粒子分散溶液进行干燥而制造出核‑壳结构的复合体粉末的步骤。借此，能够利用通过阳离子‑π相互作用而形成的低缺陷/高纯度氧化石墨烯分散溶液形成氧化石墨烯还原物质，接下来通过对其进行干燥而获得核‑壳结构的复合体粉末，还能够将其适用于二次电池用电极中。

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯还原物质-硅金属粒子复合体、复合体的制造方法以及包含复合体的二次电池用电极，尤其涉及一种利用通过阳离子-π相互作用而形成的低缺陷/高纯度氧化石墨烯分散溶液形成氧化石墨烯还原物质，接下来通过将其移植到用于实现与硅金属粒子的分散的聚合物中并进行干燥而获得核-壳结构的复合体粉末的氧化石墨烯还原物质-硅金属粒子复合体、复合体的制造方法以及包含复合体的二次电池用电极。

背景技术

最近，随着各种电子设备的小型化和轻量化以及对超大型电力存储系统的需求的剧增，全世界对新能源的关注度也在不断提高。其中，大部分研究开发活动集中于环保、能量密度高且可实现快速充/放电的二次电池领域。尤其是，作为锂二次电池的阴极活性物质使用的碳类、金属类以及氧化物类物质的种类非常繁多且在高输出、高密度能量电力提升方面起到核心作用，因此正在开展大量的研究并进行商用化。其中，作为阴极活性物质的碳类物质中的石墨(graphite)是一种非常稳定且不会发生体积膨胀的优秀材料，但是因为其理论上的容量限制，很难在要求高容量的移动设备中作为阴极活性物质进行使用。因此，需要一种能够作为阴极活性物质进行使用的全新的高容量原材料，其中硅(Si)具有较高的理论容量。硅是一种能够通过与锂(Li)的合金化(alloying)以及去合金化(dealloying)而实现锂离子的充放电的金属元素，与现有的阴极活性物质材料即石墨相比能够在其单位重量以及单位体积的容量方面呈现出非常优异的特性，因此目前作为新一代高容量锂离子二次电池材料正在积极地进行各种研究活动。

但是，硅虽然能够呈现出较高的理论容量特性，但是却难以实现商用化，这是因为在对锂离子进行吸收以及存储时会因为结晶结构的变化而导致300％以上的较大的体积变化。而且，还会因为持续性的结构变化而导致硅结构被瓦解的现象。而这会导致初始效率以及循环特性的下降，因此必须开发出一种能够提升锂二次电池的可逆性并维持高容量的技术。

作为与其相关的现有技术，已经公开了如“大韩民国专利厅公开专利第10-2015-0116238号石墨烯-金属纳米粒子复合体、包含上述复合体的碳纳米纤维复合体以及包含上述碳纳米粒子复合体的二次电池”以及“大韩民国专利厅注册专利第10-1634723号利用硅泥的硅-碳-石墨烯复合体的制造方法”等通过对金属粒子的表面进行改性并使其与氧化石墨烯发生反应而制造出覆盖有石墨烯的金属粒子的技术。但是，在如上所述的情况下必须执行对金属粒子的表面进行改性的步骤以及在利用氧化石墨烯对金属粒子进行覆盖之后再进行还原的步骤，因此会导致制造步骤过于复杂的问题。而且，在对氧化石墨烯进行还原的过程中，还有可能因为热处理而导致如金属粒子被氧化等状态发生变化的问题。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供一种利用通过阳离子-π相互作用而形成的低缺陷/高纯度氧化石墨烯分散溶液形成氧化石墨烯还原物质，接下来通过将其移植到用于实现与硅金属粒子的分散的聚合物中并进行干燥而获得核-壳结构的复合体粉末的氧化石墨烯还原物质-硅金属粒子复合体、复合体的制造方法以及包含复合体的二次电池用电极。

用于解决问题的方案