CN103456963A - 硅-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法 - Google Patents

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周明杰
钟辉
王要兵
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Abstract

一种硅-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：在保护性气体氛围下，将氧化石墨升温至500℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却后得到石墨烯；及在保护性气体及气态硅源的氛围下，在气压为90Pa~130Pa的条件下，将所述石墨烯升温至700℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却得到硅-石墨烯复合材料。通过上述硅-石墨烯复合材料的制备方法制备的硅-石墨烯复合材料能提高锂离子电池的循环性能。本发明还提供一种锂离子电池的制备方法。

Description

硅-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。 
背景技术
石墨烯作为一种新型碳材料，自从2004年被发现以来，由于其二维单分子层结构以及优异的物理性质，如高的理论比表面积、优异的机械强度、良好的柔韧性和高的电导率等，而广泛的应用于锂离子电池。将硅材料与石墨烯进行复合能够有效降低硅材料在膨胀和收缩过程中对电极材料的破坏，从而提高器件的循环性能。 
目前制备硅-石墨烯符合材料时，由硅颗粒直接与石墨烯进行混合，这种混合要求硅颗粒不能太小，而且混合不均匀，从而制备的硅-石墨烯复合材料应用于锂离子电池时会导致锂离子电池的循环性能较差。 
发明内容
基于此，有必要提供一种能提高锂离子电池的循环性能的硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。 
一种硅-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤： 
在保护性气体氛围下，将氧化石墨升温至500℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却后得到石墨烯；及 
在保护性气体及气态硅源的氛围下，在气压为90Pa~130Pa的条件下，将所述石墨烯升温至700℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却得到硅-石墨烯复合材料。 
在其中一个实施例中，将所述氧化石墨以2℃/min~20℃/min的升温速率升温至500℃~1000℃。 
在其中一个实施例中，所述保护性气体及气态硅源的氛围中，所述保护性气体与所述气态硅源的流速比为1:1~1:3。 
在其中一个实施例中，将所述石墨烯以2℃/min~10℃/min的升温速率升温 至700℃~1000℃。 
在其中一个实施例中，在制备石墨烯的步骤之前还包括：制备氧化石墨，制备氧化石墨包括以下步骤： 
将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~30min； 
向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h； 
将混合液升温至80℃~90℃并保持0.5h~2h； 
向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h；及 
向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。 
在其中一个实施例中，所述石墨与所述浓硫酸及浓硝酸的固液比为1g：（85ml~95ml）：（24ml~25ml），所述石墨与所述高锰酸钾的质量比为1:1~1:10。 
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤： 
提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料为上述硅-石墨烯复合材料的制备方法制备的硅-石墨烯复合材料； 
分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；及 
将所述正极及负极与隔膜组装后加入电解液，封装后得到锂离子电池。 
在其中一个实施例中，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。 
在其中一个实施例中，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。 
在其中一个实施例中，所述负极由以下步骤制备：将所述负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。 
上述硅-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法，利用硅沉积的方法制备硅-石墨烯复合材料，工艺较为简单，操作简单且耗时较短；制备的硅-石墨烯复合材料中，硅均匀的分布于石墨烯片层之间，从而制备的锂离子电池的循环性能较佳。 
附图说明
图1为一实施方式的硅-石墨烯复合材料的制备方法的流程图； 
图2为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图。 
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。 
请参阅图1，一实施方式的硅-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤： 
步骤S 110、制备氧化石墨。 
制备氧化石墨包括以下步骤： 
步骤S111、将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~30min。 
优选的，石墨的纯度为99.5％。石墨为粒径为微米级的粉末。 
优选的，浓硝酸的质量浓度为98%，浓硝酸的质量浓度为65%。 
优选的，石墨与浓硫酸及浓硝酸的固液比为1g：（85ml~95ml）：（24ml~25ml）。 
优选的，将混合液放置于冰水浴中搅拌20分钟。 
步骤S112、向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h。 
优选的，混合液中的石墨与高锰酸钾的质量比为1:1~1:10。 
优选的，将混合液放置于冰水浴中搅拌1h。 
步骤S113、将混合液升温至80℃~90℃并保持0.5h~2h。 
步骤S114、向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h。 
优选的，石墨与去离子水的固液比为1g：（90ml~95ml）。 
步骤S115、向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。 
优选的，向混合液中加入质量分数为30%的过氧化氢溶液出去高锰酸钾，高锰酸钾与过氧化氢溶液的固液比为1g:(1-3ml)。 
优选的，依次使用稀盐酸和去离子水反复洗涤固体物。 
优选的，将固体物在60℃下真空干燥12h。 
可以理解，步骤S110也可省略，此时直接购买氧化石墨即可。 
步骤S120、在保护性气体氛围下，将氧化石墨升温至500℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却后得到石墨烯。 
优选的，保护性气体选自氩气及氮气中的至少一种。 
优选的，保护性气体的流速为50ml/min~300ml/min。 
优选的，将氧化石墨以2℃/min~20℃/min的升温速率升温至500℃~1000℃。 
优选的，在保护性气体的氛围下将石墨烯冷却至室温。 
该步骤中，通过加热使氧化石墨的含氧官能团发生分解，石墨片层发生剥离，得到的石墨烯的片层数较少，同时石墨烯的比表面积较大。 
步骤S130、在保护性气体及气态硅源的氛围下，在气压为90Pa~130Pa的条件下，将石墨烯升温至700℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却得到硅-石墨烯复合材料。 
优选的，气态硅源选自四甲基硅烷及四氢化硅中的至少一种。 
优选的，保护性气体选自氩气及氮气中的至少一种。 
优选的，保护性气体与所述气态硅源的流速比为1:1~1:3。 
优选的，保护性气体的流速为50ml/min~300ml/min，气态硅源的流速为100ml/min~300ml/min。 
优选的，在保护性气体及气态硅源的氛围下，在气压为90Pa~130Pa的条件 下，将石墨烯升温至700℃~1000℃，并保持0.5h~2h，在保护性气体的氛围下冷却至室温得到硅-石墨烯复合材料。 
上述硅-石墨烯复合材料的制备方法，利用硅沉积的方法制备硅-石墨烯复合材料，工艺较为简单，操作简单且耗时较短；制备的硅-石墨烯复合材料中，硅均匀的分布于石墨烯片层之间，从而可以提高使用硅-石墨烯复合材料的锂离子电池的循环性能。 
请参阅图2，一实施方式的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤： 
步骤S210、提供正极活性材料和负极活性材料，负极活性材料为硅-石墨烯复合材料。 
其中，硅-石墨烯复合材料由上述硅-石墨烯复合材料的制备方法制备。 
优选的，正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。 
步骤S220、分别将正极活性材料及负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极。 
本实施方式中，将正极活性材料、正极粘合剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将正极材料与溶剂混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。正极粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF），正极导电剂为乙炔黑。溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。正极浆料的粘度为5500厘泊~6500厘泊，优选为5500厘泊~6500厘泊。 
本实施方式中，将负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。负极粘结剂为丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物，负极导电剂为乙炔黑。溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。负极浆料的粘度为5500厘泊~6500厘泊，优选为5500厘泊~6500厘泊。 
步骤S230、将正极及负极与隔膜组装后加入电解液，封装后得到锂离子电池。 
本实施方式中，电解液为锂离子电解质盐与非水有机溶剂配制而成。锂离 子电解质盐选自LiPF6、LiBF4、LiTFSI(LiN(SO2CF3)2)及LiFSI(LiN(SO2F)2)中的至少一种，非水有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及乙腈中的至少一种。电解液的浓度优选为1mol/L。 
本实施方式中，正极极片、隔膜及负极极片依次层叠后组成电芯，再用锂离子电池壳体密封电芯，最后通过设置在锂离子电池壳体上的注液口注入电解液，密封注液口即可得到锂离子电池。 
上述锂离子电池的制备方法较为简单，锂离子电池的负极由硅-石墨烯复合材料涂敷至负极集流体制成，从而制备的锂离子电池的循环性能较佳。 
以下结合具体实施例来进一步说明。 
实施例1 
本实施例通过氧化石墨，经剥离以及硅沉积制备硅-石墨烯复合材料的工艺流程如下： 
石墨→氧化石墨→石墨烯→硅-石墨烯复合材料 
（1）石墨：纯度99.5%； 
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨1g加入由90ml浓硫酸(质量分数为98%)和25ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入6g高锰酸钾，搅拌1h，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入10ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用100ml稀盐酸和150ml去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12h得到氧化石墨； 
（3）石墨烯：取（2）中得到的氧化石墨置于氩气（流速：200ml/min）氛围下，以15°C/min升温速率将混合物周围的温度升至900°C，并保持2h，最后在氩气（流速：200ml/min）氛围下降至室温，得到石墨烯。 
（4）硅-石墨烯复合材料：取（3）中得到的石墨烯置于氩气（流速：200ml/min）和四氢化硅（流速：200ml/min）的混合气体气氛下、压力为100Pa的环境中， 以5°C/分钟的升温速率将石墨烯的环境温度升至800°C，保持1h，最后在氩气（流速：200ml/min）氛围下降至室温，得到硅-石墨烯复合材料。 
实施例2 
本实施例通过氧化石墨，经剥离以及硅沉积制备硅-石墨烯复合材料的工艺流程如下： 
石墨→氧化石墨→石墨烯→硅-石墨烯复合材料 
（1）石墨：纯度99.5%； 
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨2g加入由170ml浓硫酸(质量分数为98%)和48ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入20g高锰酸钾，搅拌1h，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入180ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入20ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用200ml稀盐酸和300ml去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12h得到氧化石墨； 
（3）石墨烯：取（2）中得到的氧化石墨置于氩气（流速：150ml/min）氛围下，以20°C/min升温速率将混合物周围的温度升至500°C，并保持2h，最后在氩气（流速：150ml/min）氛围下降至室温，得到石墨烯； 
（4）硅-石墨烯复合材料：取（3）中得到的石墨烯置于氩气（流速：150ml/min）和四氢化硅（流速：300ml/min）的混合气体气氛下、压力为110Pa的环境中，以5°C/分钟的升温速率将石墨烯的环境温度升至700°C，保持0.5h，最后在氩气（流速：150ml/min）氛围下降至室温，得到硅-石墨烯复合材料。 
实施例3 
本实施例通过氧化石墨，经剥离以及硅沉积制备硅-石墨烯复合材料的工艺流程如下： 
石墨→氧化石墨→石墨烯→硅-石墨烯复合材料 
（1）石墨：纯度99.5%； 
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨5g加入由475ml浓硫酸(质量分数为98%)和125ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入20g高锰酸钾，搅拌1h，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入460ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入60ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用300ml稀盐酸和500ml去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12h得到氧化石墨； 
（3）石墨烯：取（2）中得到的氧化石墨置于氩气（流速：300ml/min）氛围下，以10°C/min升温速率将混合物周围的温度升至1000°C，并保持0.5h，最后在氩气（流速：200ml/min）氛围下降至室温，得到石墨烯； 
（4）硅-石墨烯复合材料：取（3）中得到的石墨烯置于氩气（流速：100ml/min）和四氢化硅（流速：300ml/min）的混合气体气氛下、压力为90Pa的环境中，以10°C/分钟的升温速率将石墨烯的环境温度升至700°C，保持2h，最后在氩气（流速：100ml/min）氛围下降至室温，得到硅-石墨烯复合材料。 
实施例4 
本实施例通过氧化石墨，经剥离以及硅沉积制备硅-石墨烯复合材料的工艺流程如下： 
石墨→氧化石墨→石墨烯→硅-石墨烯复合材料 
（1）石墨：纯度99.5%； 
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨1g加入由90ml浓硫酸(质量分数为98%)和25ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入1g高锰酸钾，搅拌1h，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入95ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入3ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用100ml稀盐酸和150ml去离子水 对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12h得到氧化石墨； 
（3）石墨烯：取（2）中得到的氧化石墨置于氩气（流速：200ml/min）氛围下，以2°C/min升温速率将混合物周围的温度升至700°C，并保持2h，最后在氩气（流速：200ml/min）氛围下降至室温，得到石墨烯； 
（4）硅-石墨烯复合材料：取（3）中得到的石墨烯置于氩气（流速：50ml/min）和四氢化硅（流速：50ml/min）的混合气体气氛下、压力为130Pa的环境中，以2°C/分钟的升温速率将石墨烯的环境温度升至800°C，保持1h，最后在氩气（流速：100ml/min）氛围下降至室温，得到硅-石墨烯复合材料。 
实施例5 
（1）将实施例1制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比80:10：10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料钴酸锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比75:10:15混合形成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。 
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiPF6溶于碳酸二甲酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
实施例6 
（1）将实施例2制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比90:5:5混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料磷酸铁锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比90:5:5混合形 成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。 
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiBF4溶于碳酸二乙酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
实施例7 
（1）将实施例3制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料锰酸锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比80:5:15混合形成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。 
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiTFSI溶于碳酸丙烯酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
实施例8 
（1）将实施例4制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:7:8混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料锰酸锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。 
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电 解液由LiFSI溶于由碳酸乙烯酯及乙腈混合形成的混合溶剂中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
实施例9 
（1）将实施例1制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。 
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiPF6溶于碳酸二甲酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
实施例10 
（1）将实施例2制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。 
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiBF4溶于碳酸二乙酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
实施例11 
（1）将实施例3制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。 
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiTFSI溶于碳酸丙烯酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
实施例11 
（1）将实施例4制备的硅-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。 
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiFSI溶于由碳酸乙烯酯和乙腈混合形成的混合溶剂中形成，密封注液口，得到锂离子电池。 
请参阅表1，表1所示为实施例9~12制备的锂离子电池在0.1C电流下进行充放电得到的储能容量的测试数据。 
表1 
Figure BDA00001712241400121
从表1可以看出，本发明制备的硅-石墨烯复合材料制备的锂离子电池的容量较高，循环300次后比容量保持率均大于70%，最高达到80%。 
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (10)

1.一种硅-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在保护性气体氛围下，将氧化石墨升温至500℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却后得到石墨烯；及
在保护性气体及气态硅源的氛围下，在气压为90Pa~130Pa的条件下，将所述石墨烯升温至700℃~1000℃，并保持0.5h~2h，冷却得到硅-石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的硅-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，将所述氧化石墨以2℃/min~20℃/min的升温速率升温至500℃~1000℃。
3.根据权利要求1所述的硅-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述保护性气体及气态硅源的氛围中，所述保护性气体与所述气态硅源的流速比为1:1~1:3。
4.根据权利要求1所述的硅-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，将所述石墨烯以2℃/min~10℃/min的升温速率升温至700℃~1000℃。
5.根据权利要求1所述的硅-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，在制备石墨烯的步骤之前还包括：制备氧化石墨，制备氧化石墨包括以下步骤：
将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~-30min；
向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h；
将混合液升温至80℃~90℃并保持0.5h~2h；
向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h；及
向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。
6.根据权利要求5所述的硅-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨与所述浓硫酸及浓硝酸的固液比为1g：（85ml~95ml）：（24ml~25ml），所述石墨与所述高锰酸钾的质量比为1:1~1:10。
7.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料为如权利要求1至6任一项所述的硅-石墨烯复合材料的制备方法制备的硅-石墨烯复合材料；
分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；及
将所述正极及负极与隔膜组装后加入电解液，封装后得到锂离子电池。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。
10.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述负极由以下步骤制备：将所述负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。
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