CN103094573A - 一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂离子电池新材料技术领域，尤其涉及一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法,包括以下步骤：以含硅基/石墨复合材料的极片作为工作电极、含锂源材料的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯和锂盐的电解液和隔膜组装成电池；对电池进行充放电，使锂离子和碳酸丙烯酯在电场作用下共嵌入石墨层间，使得石墨层产生剥离；拆掉电池，将嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯溶液中浸泡，并抽真空干燥；然后放入稀盐酸中超声清洗脱锂，并抽真空过滤，干燥，并在惰性气体氛围灼烧。相对于现有技术，本发明工序简单可控、成本低、安全环保，不会造成环境健康安全风险，在该复合材料的制备过程中还能收集大量的氢气，具有显著的经济效益。

Description

一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池新材料技术领域，尤其涉及一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法。
背景技术
随着消费类电子产品功能的多样化，锂离子电池作为电子产品的供给能源，其容量及使用寿命开始受到人们的高度关注。但往往电子产品设计时留给锂离子电池的空间有限，提高电池容量，更准确的说是提高电池的能量密度，是锂离子电池厂商提高竞争力的关键手段。要提高电池的能量密度，可以从提高正极材料的克容量或负极材料的克容量出发，但是正极材料的克容量提高有限，而负极材料的克容量提升还有很大空间。
对于负极材料来说，目前广泛使用的是天然石墨、人造石墨、中间相碳微球及它们的混合物。众所周知，石墨的理论克容量是372 mAh/g，已无法满足目前高端电子产品的能量密度要求。因此科研工作者对高能量密度的负极材料做了广泛而深入的研究，其中最有希望的就是硅基材料。硅的理论克容量是4200 mAh/g，远高于石墨的理论克容量372 mAh/g。但硅也有较大的缺点，那就是，硅嵌锂后的体积膨胀能达到300%- 400%，因此硅基材料往往与碳材料进行复合，以降低充放电过程中的膨胀。
在碳材料中，石墨烯拥有优异的机械强度，与硅基材料复合能很好的抑制其体积的变化；石墨烯同时具备超高的导电能力，可以改善硅基材料导电性能较差的问题，有利于提高硅基材料的电化学性能；具有优异导热性能的石墨烯，与硅基材料混合使用还能提高硅基材料的安全性能。
申请号为201110247595.7的中国专利申请中介绍了一种锂离子电池硅/石墨烯复合负极材料的制备方法：石墨烯构成内部空腔并将硅粉包裹在其内部空腔内，得到球形或类球形复合颗粒，但是采用喷雾干燥方法制得这种结构材料的可行性不高。同时该制备方法中使用的原料为硅粉及石墨烯，成本较高。
申请号为201010561749.5的中国专利申请中介绍了一种锂离子电池负极用的硅/石墨烯复合材料及其制备方法。该复合材料在每层石墨烯上分散有硅纳米粒子，但该方法需要采用众多试剂，同时采用了氧化石墨的原料，成本高且工序复杂。
申请号为201110446233.0的中国专利申请中介绍了一种锂离子电池负极用硅/石墨烯纳米复合材料的制备方法，其通过二氧化硅/石墨烯复合材料经镁热还原法制得。这种方法要先用浓硫酸等制备氧化石墨，其次采用镁热还原，成本高，工序复杂。
申请号为201110421436.4的中国专利申请中介绍了一种硅/石墨烯复合材料及其制备方法与应用，其仍然是采用了硅源和氧化石墨，并且采用强酸和强碱刻蚀，污染环境，成本高。
综上所述，以上专利申请无一例外均采用硅源与氧化石墨进行物理混合，然后经过还原处理得到硅和石墨烯的复合材料，这种方法无疑有较多缺点。首先，物理混合导致硅基材料在石墨烯中分散不均匀，不利于复合材料性能的发挥；其次上述专利申请都是以氧化石墨为原料，而氧化石墨的制备要使用到强酸及强氧化物，从而导致工艺的不可控和潜在的环境健康安全风险。
 有鉴于此，确有必要提供一种工序简单、成本低廉和安全环保的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，该方法将硅基/石墨复合材料制成负极片并组装成电池，直接在电场作用下使得碳酸丙烯酯(PC)嵌入石墨层间，使得石墨层层剥离，得到高容量的硅基/石墨烯复合材料。
发明内容
 本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种工序简单、成本低廉和安全环保的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，该方法将硅基/石墨复合材料制成负极片并组装成电池，直接在电场作用下使得碳酸丙烯酯(PC)嵌入石墨层间，使得石墨层层剥离，得到高容量的硅基/石墨烯复合材料，以克服现有技术中制备硅基/石墨烯复合材料的方法工序复杂、成本较高和潜在的环境健康安全风险的不足。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含硅基/石墨复合材料的极片作为工作电极、含锂源材料的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）和锂盐的电解液和隔膜组装成扣式电池、叠片电池、软包装电池、圆柱电池和方形电池中的任意一种。
步骤二，将组装好的电池进行充放电，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入石墨层间，使得石墨层产生剥离，得到嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，拆掉电池，将嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡，去除电解液等杂质，并抽真空干燥。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体放入稀盐酸中超声清洗脱锂，并抽真空过滤，然后干燥，得到脱锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体；同时可以收集清洗过程中产生的大量氢气。
步骤五，将步骤四得到的硅基/石墨烯复合材料前驱体在700-1000℃的惰性气体氛围灼烧，除去剩余的电解液及碳酸锂(Li2CO3)等杂质，即得到硅基/石墨烯复合材料。
进一步的，步骤一中的工作电极还可以包括导电剂、粘结剂和增稠剂，导电剂可以是乙炔黑，也可以是导电石墨；粘接剂可以是水系丁苯橡胶(SBR)，也可以是油系聚偏氟乙烯(PVDF)；增稠剂选用羧甲基纤维素钠(CMC)，分子量可调。灼烧过程中，可以将粘接剂和增稠剂等去除。
步骤一中的对电极还可以包括导电剂乙炔黑和粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)。
步骤一中的隔膜可以是聚乙烯，聚丙烯，也可以是聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯材质。
扣式电池可在手套箱中完成组装，叠片电池、软包装电池、圆柱电池和方形电池可在干燥房中完成组装。
拆解电池需要在干燥房中进行，以防止水分引起的极片燃烧等危险。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，所述硅基/石墨复合材料包括硅基材料和石墨，并且所述硅基材料均匀地粘附于所述石墨的表面。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，所述硅基材料为硅、一氧化硅和二氧化硅中的至少一种，所述石墨为天然石墨、人造石墨和中间相碳微球中的至少一种。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，所述锂源材料为金属锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂，镍钴锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，所述碳酸丙烯酯占所述电解液的质量百分比为1-99.9wt%。碳酸丙烯酯容易同锂一起向石墨电极发生共嵌现象，从而使得石墨层剥离，得到具有优异的机械强度、超高的导电能力和优异的导热性能的石墨烯。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，所述电解液还包括碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)中的至少一种。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，步骤二中对电池进行充放电的充放电电流为0.1-1.7A，充放电电流太小，石墨层剥离的速度太慢，不利于生产效率的提高；而若充放电电流太大，又会对石墨材料造成不必要的破坏，即使得石墨层间距过大，容易塌陷。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，步骤三中的浸泡持续时间为0.5-10h，抽真空干燥的持续时间为0.5-10h。这一步骤是利用了相似相容原理，使得电解液中的有机溶剂迁移至碳酸二甲酯（DMC）溶液中，从而去除极片上的电解液，浸泡时间不能太短，否则浸泡不充分，会有较多的电解液的有机溶剂残留在极片中；浸泡时间也不宜过长，否则不仅不利于生产效率的提高，还可能对复合材料的结构造成不利的影响。同理，干燥时间也不宜过短，否则干燥不充分，不利于DMC的彻底清除；且干燥时间也不宜过长，否则不利于生产效率的提高，也会造成对能源的不必要的浪费。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，步骤四中稀盐酸的体积浓度为1-20%，超声清洗的持续时间为1-60min，干燥的持续时间为0.5-10h。该步骤采用穿透能力强的超声波使得嵌入石墨层间的锂脱落至稀盐酸中，以去除石墨层间插入的锂。
作为本发明硅基/石墨烯复合材料的制备方法的一种改进，步骤五中，所述惰性气体为氮气或氩气，灼烧持续时间为1-20h。惰性气体可以保证石墨烯和硅基材料不被氧化，该步骤可以除去极片上剩余的电解液及碳酸锂(Li2CO3)等杂质，得到纯净的硅基/石墨烯复合材料。
 相对于现有技术，本发明将硅基/石墨复合材料制成极片并组装成电池，直接在电场作用下使得碳酸丙烯酯（PC）嵌入石墨层间，使得石墨层层剥离，从而原位得到高容量的硅基/石墨烯复合材料。这种电化学剥离的方法无需使用强酸强碱，成本低，而且无需使用昂贵的设备，工序简单可控；而且不破坏原材料中硅基材料分布的均匀性，产物中硅基材料仍能均匀地分布在石墨烯上；同时石墨烯含量可控，仅需调整碳酸丙烯酯（PC）的含量或增加充放电次数。整个制备方法安全环保，不会造成环境健康安全风险，在该复合材料的制备过程中还能收集大量的氢气，有着显著的潜在经济效益。
附图说明
图1 为本发明实施例1中二氧化硅/天然石墨复合材料的SEM图。
图2为采用本发明实施例1的方法制备的二氧化硅/石墨烯复合材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图来详细说明本发明，但本发明的保护范围并不仅局限于实施案例所描述的内容。
实施例1
本实施例提供的一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含二氧化硅/天然石墨复合材料（二氧化硅均匀的粘附于天然石墨的表面）、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠（四者的质量比例依次为95:2:2:1）的极片作为工作电极，以锂金属片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）（二者的质量比为50：50)和锂盐LiPF6的电解液和聚乙烯隔膜在干燥房中组装成叠片电池。
步骤二，将组装好的叠片电池进行嵌锂处理：对电池进行充放电，充放电电流为1.2A，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入天然石墨的层间，使得天然石墨层产生剥离，得到嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，在干燥房中拆掉电池，将嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡1h，并抽真空干燥2h。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体放入体积浓度为5%的稀盐酸中超声清洗40min，脱锂，并抽真空过滤，然后干燥3h，得到脱锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体。
步骤五，将步骤四得到的硅基/石墨烯复合材料前驱体在800℃的氮气氛围灼烧2h，即得到硅基/石墨烯复合材料。
分别对原料二氧化硅/天然石墨复合材料和采用本实施例的方法制备的硅基/石墨烯复合材料进行扫描电子显微镜测试（SEM），所得的SEM图分别如图1和图2所示。
比较图1和图2可以发现，处理前，二氧化硅/天然石墨复合材料为紧密的颗粒，而采用本发明的方法对二氧化硅/天然石墨复合材料进行处理后，则出现了分立的片状结构，这表明采用本发明使得天然石墨的层间发生了剥离，从而制得了石墨烯。
实施例2
本实施例提供的一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含二氧化硅/人造石墨复合材料（二氧化硅均匀的粘附于人造石墨的表面）、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠（四者的质量比例依次为96:2:1:1）的极片作为工作电极，含钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯（三者的质量比例依次为96:2:2）的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）（二者的质量比为70：30)和锂盐LiPF6的电解液和聚乙烯隔膜在干燥房中组装成叠片电池。
步骤二，将组装好的叠片电池进行嵌锂处理：对电池进行充放电，充放电电流为1A，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入人造石墨的层间，使得人造石墨层产生剥离，得到嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，在干燥房中拆掉电池，将嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡5h，并抽真空干燥5h。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入体积浓度为7%的稀盐酸中超声清洗30min，脱锂，同时收集生成的大量氢气，并抽真空过滤，然后干燥5h，得到脱锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤五，将步骤四得到的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体在900℃的氮气氛围灼烧10h，即得到二氧化硅/石墨烯复合材料。
实施例3
本实施例提供的一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含硅/中间相碳微球复合材料（硅均匀的粘附于中间相碳微球的表面）、导电剂导电石墨、粘结剂聚偏氟乙烯和增稠剂羧甲基纤维素钠（四者的质量比例依次为94:2:2:2）的极片作为工作电极，含锰酸锂、导电剂导电石墨、粘结剂聚偏氟乙烯（三者的质量比例依次为94:3:3）的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）（二者的质量比为60：40)和锂盐LiPF6的电解液和聚乙烯隔膜在干燥房中组装成软包装电池。
步骤二，将组装好的软包装电池进行嵌锂处理：对电池进行充放电，充放电电流为0.5A，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入中间相碳微球的层间，使得中间相碳微球层产生剥离，得到嵌锂的硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，在干燥房中拆掉电池，将嵌锂的硅/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡10h，并抽真空干燥10h。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的硅/石墨烯复合材料前驱体放入体积浓度为10%的稀盐酸中超声清洗60min，脱锂，同时收集生成的大量氢气，并抽真空过滤，然后干燥10h，得到脱锂的硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤五，将步骤四得到的硅/石墨烯复合材料前驱体在700℃的氮气氛围灼烧20h，即得到硅/石墨烯复合材料。
实施例4
本实施例提供的一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含一氧化硅/石墨复合材料（石墨为天然石墨和人造石墨的混合物，二者的质量比为1:2，一氧化硅均匀的粘附于天然石墨和人造石墨的表面）、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠（四者的质量比例依次为92:2:4:2）的极片作为工作电极，含镍酸锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯（三者的质量比例依次为95:2:3）的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）（三者的质量比为90：5:5)和锂盐LiPF6的电解液和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯隔膜在干燥房中组装成圆柱电池。
步骤二，将组装好的圆柱电池进行嵌锂处理：对电池进行充放电，充放电电流为0.1A，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入天然石墨和人造石墨的层间，使得天然石墨和人造石墨层产生剥离，得到嵌锂的一氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，在干燥房中拆掉电池，将嵌锂的一氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡0.5h，并抽真空干燥0.5h。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的一氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入体积浓度为20%的稀盐酸中超声清洗5min，脱锂，同时收集生成的大量氢气，并抽真空过滤，然后干燥0.5h，得到脱锂的一氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤五，将步骤四得到的一氧化硅/石墨烯复合材料前驱体在1000℃的氩气氛围灼烧1h，即得到一氧化硅/石墨烯复合材料。
实施例5
本实施例提供的一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含二氧化硅/天然石墨复合材料（二氧化硅均匀的粘附于天然石墨的表面）、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠（四者的质量比例依次为97:1:1:1）的极片作为工作电极，含镍钴锰酸锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯（三者的质量比例依次为98:1:1）的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）（二者的质量比为10：90)和锂盐LiPF6的电解液和聚丙烯隔膜在干燥房中组装成方形电池。
步骤二，将组装好的方形电池进行嵌锂处理：对电池进行充放电，充放电电流为1A，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入天然石墨的层间，使得天然石墨层产生剥离，得到嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，在干燥房中拆掉电池，将嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡3h，并抽真空干燥3h。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入体积浓度为15%的稀盐酸中超声清洗20min，脱锂，同时收集生成的大量氢气，并抽真空过滤，然后干燥3h，得到脱锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤五，将步骤四得到的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体在750℃的氮气氛围灼烧15h，即得到二氧化硅/石墨烯复合材料。
实施例6
本实施例提供的一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含硅/天然石墨复合材料（硅均匀的粘附于天然石墨的表面）、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠（四者的质量比例依次为94:2:2:2）的极片作为工作电极，含磷酸铁锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯（三者的质量比例依次为95:2:3）的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）（二者的质量比为1：99)和锂盐LiPF6的电解液和聚丙烯隔膜在手套箱中组装成扣式电池。
步骤二，将组装好的扣式电池进行嵌锂处理：对电池进行充放电，充放电电流为1.7A，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入天然石墨的层间，使得天然石墨层产生剥离，得到嵌锂的硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，在干燥房中拆掉电池，将嵌锂的硅/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡8h，并抽真空干燥8h。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的硅/石墨烯复合材料前驱体放入体积浓度为8%的稀盐酸中超声清洗50min，脱锂，同时收集生成的大量氢气，并抽真空过滤，然后干燥6h，得到脱锂的硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤五，将步骤四得到的硅/石墨烯复合材料前驱体在850℃的氮气氛围灼烧8h，即得到硅/石墨烯复合材料。
实施例7
本实施例提供的一种二氧化硅基/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，以含二氧化硅/天然石墨复合材料（二氧化硅均匀的粘附于天然石墨的表面）、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠（四者的质量比例依次为94:2:2:2）的极片作为工作电极，含磷酸铁锂和钴酸锂（二者的质量比为1:4）、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯（三者的质量比例依次为95:2:3）的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）（二者的质量比为99：1)和锂盐LiPF6的电解液和聚丙烯隔膜在手套箱中组装成扣式电池。
步骤二，将组装好的扣式电池进行嵌锂处理：对电池进行充放电，充放电电流为1.4A，使锂离子和碳酸丙烯酯（PC）在电场作用下共嵌入天然石墨的层间，使得天然石墨层产生剥离，得到嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤三，在干燥房中拆掉电池，将嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯（DMC）溶液中浸泡4h，并抽真空干燥4h。
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体放入体积浓度为3%的稀盐酸中超声清洗15min，脱锂，同时收集生成的大量氢气，并抽真空过滤，然后干燥7h，得到脱锂的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体。
步骤五，将步骤四得到的二氧化硅/石墨烯复合材料前驱体在800℃的氩气氛围灼烧12h，即得到二氧化硅/石墨烯复合材料。
总之，本发明将硅基/石墨复合材料制成极片并组装成电池，直接在电场作用下使得碳酸丙烯酯（PC）嵌入石墨层间，使得石墨层层剥离，得到高容量的硅基/石墨烯复合材料。这种方法无需使用强酸强碱，成本低且工序简单可控；而且不破坏原材料中硅基材料分布的均匀性，产物中硅基材料仍能均匀地分布在石墨烯上；同时石墨烯含量可控，仅需调整碳酸丙烯酯（PC）的含量或增加充放电次数。在该复合材料的制备过程中还能收集大量的氢气，有着显著的潜在经济效益。
根据上述说明书的解释，本发明所属领域的人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明专利的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，以含硅基/石墨复合材料的极片作为工作电极、含锂源材料的极片作为对电极，与含碳酸丙烯酯和锂盐的电解液和隔膜组装成扣式电池、叠片电池、软包装电池、圆柱电池和方形电池中的任意一种；
步骤二，将组装好的电池进行充放电，使锂离子和碳酸丙烯酯在电场作用下共嵌入石墨层间，使得石墨层产生剥离，得到嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体；
步骤三，拆掉电池，将嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体放入碳酸二甲酯溶液中浸泡，并抽真空干燥；
步骤四，将步骤三中真空干燥后的嵌锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体放入稀盐酸中超声清洗脱锂，并抽真空过滤，然后干燥，得到脱锂的硅基/石墨烯复合材料前驱体；
步骤五，将步骤四得到的硅基/石墨烯复合材料前驱体在700-1000℃的惰性气体氛围灼烧，即得到硅基/石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅基/石墨复合材料包括硅基材料和石墨，并且所述硅基材料均匀地粘附于所述石墨的表面。
3.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：
所述硅基材料为硅、一氧化硅和二氧化硅中的至少一种，所述石墨为天然石墨、人造石墨和中间相碳微球中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述锂源材料为金属锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂，镍钴锰酸锂和磷酸铁锂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳酸丙烯酯占所述电解液的质量百分比为1-99.9wt%。
6.根据权利要求5所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述电解液还包括碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二中对电池进行充放电的充放电电流为0.1-1.7A。
8.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三中的浸泡持续时间为0.5-10h，抽真空干燥的持续时间为0.5-10h。
9.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤四中稀盐酸的体积浓度为1-20%，超声清洗的持续时间为1-60min，干燥的持续时间为0.5-10h。
10.根据权利要求1所述的硅基/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤五中，所述惰性气体为氮气或氩气，灼烧持续时间为1-20h。
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