[发明专利]含有在石墨烯泡沫孔中原位生长的硅纳米线的锂离子电池阳极以及生产方法

摘要

一种用于生产阳极层的方法，所述方法包括：(a)将催化剂金属涂覆的Si颗粒、石墨烯片和任选的发泡剂分散在液体介质中以形成石墨烯/Si分散体；(b)将所述分散体分配和沉积到支撑基材上以形成湿层，并且从所述湿层中除去所述液体介质以形成干燥的石墨烯/Si混合物材料层；并且(c)使所述干燥的层暴露于从300℃至2,000℃的高温环境，以从石墨烯片诱导挥发性气体分子或活化所述发泡剂以产生石墨烯泡沫，并且同时能够实现在所述泡沫的孔中从作为进料材料的Si颗粒发出的多个Si纳米线的催化剂金属催化的生长以形成所述阳极层；其中所述Si纳米线具有5‑100nm的直径和至少5的长度与直径纵横比。

主权项

1.一种用于生产用于锂离子电池的阳极或负电极的方法，所述阳极包括由多个孔和孔壁构成的固体石墨烯泡沫和位于所述孔中的硅(Si)纳米线，所述方法包括：(a)将催化剂金属涂覆的Si颗粒、石墨烯片和任选的发泡剂分散在液体介质中以形成石墨烯/Si分散体，其中所述Si颗粒具有从0.2μm至20μm的粒径并且所述催化剂金属呈沉积在所述Si颗粒表面和任选地沉积在石墨烯片表面上的具有的直径为从0.5nm至100nm的纳米颗粒或具有的厚度为从1nm至100nm的薄涂层的形式，并且其中所述Si颗粒含有具有按重量计至少99.9％的Si元素的纯Si或其中具有按重量计从70％至99.9％的Si的Si合金或混合物；(b)将所述石墨烯/Si分散体分配和沉积到支撑基材的表面上以形成湿石墨烯/Si混合物层，并且从所述湿石墨烯/Si混合物层中部分或完全地除去所述液体介质以形成干燥的石墨烯/Si混合物材料层；并且(c)使所述干燥的石墨烯/Si混合物层暴露于高温环境，包括从100℃至2,500℃的温度，持续一段时间，所述时间足以从所述石墨烯片诱导挥发性气体分子或活化所述发泡剂以产生所述石墨烯泡沫，并且同时能够实现在所述石墨烯泡沫的孔中从作为进料材料的所述Si颗粒发出的多个Si纳米线的催化剂金属催化的生长以形成所述阳极电极层；其中所述Si纳米线具有从2nm至100nm的直径和至少5的长度与直径纵横比，并且基于组合的所述石墨烯泡沫和所述Si纳米线的总重量，所述Si纳米线的量为按重量计从0.5％至99％。