CN105489871A - 一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105489871A
CN105489871A CN201511010098.XA CN201511010098A CN105489871A CN 105489871 A CN105489871 A CN 105489871A CN 201511010098 A CN201511010098 A CN 201511010098A CN 105489871 A CN105489871 A CN 105489871A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon
graphene
composite material
nano
based material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201511010098.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王建涛
李进
王耀
武兆辉
庞静
李俊强
唐玲
程尧
王琳
卢世刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
China Automotive Battery Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
China Automotive Battery Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals, China Automotive Battery Research Institute Co Ltd filed Critical Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority to CN201511010098.XA priority Critical patent/CN105489871A/zh
Publication of CN105489871A publication Critical patent/CN105489871A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，所述复合材料包括石墨烯基材料以及附着于所述石墨烯基材料表面的硅纳米材料，所述硅纳米材料与石墨烯基材料之间通过硅氧碳链状结构链接。本发明进一步提供了所述复合材料的制备方法。本发明提供的复合材料中含有的硅氧碳结构可以确保硅材料较为均匀牢固的分布在石墨烯基材料表面，且在充放电过程中，经过较大的体积变化后，仍然能够与导电的石墨烯基材料进行电接触；石墨烯基材料不仅能够保证材料的整体导电性能，而且能够通过褶皱来缓解硅材料在充放电过程中体积变化带来的应力。本发明提供的复合材料综合性能优异，具有电化学循环稳定性高和比容量可调控的特点。

Description

一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种可应用于锂离子电池的硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料。
背景技术
锂离子电池由于其在能量密度和循环寿命方面所表现的优异性能优势，使其已经广泛应用于各种通讯、电子、交通工具和储能等重要领域。随着高新技术的发展和科技水平的提高，开发能够应用于电动汽车和规模化储能电站领域的高比能量，长寿命，低成本的锂离子电池成为亟待解决的问题。电池的正负极材料是影响和决定电池性能的关键因素。当前，作为决定电池性能的主要因素之一的正极材料电化学性能的发展和进步为高性能锂离子电池的开发奠定了基础；然而，石墨类商业化负极材料受其理论比容量的限制(理论比容量为372mAh/g)，不利于新型电池比能量的提高。因此，寻找一种具有高比容量的负极材料来替代当前商业化石墨负极材料成为促进高性能锂离子电池开发的关键。
在各种非碳类负极材料的研究过程中，硅材料(小电流密度充放电下,理论容量高达4200mAh/g)以其独特的优势和潜力有望成为具有发展前途的锂离子电池负极材料。然而，由于在嵌/脱锂过程中硅材料承受较大的体积变化，会带来硅材料结构破坏和机械粉化，使硅活性组分与集流体失去电接触失去电化学活性，从而造成硅负极材料及整个电池的电化学循环稳定性较差，这严重阻碍了硅材料作为锂离子电池负极材料的规模化应用。
目前，亟待开发一种新型材料，以改善硅负极材料的性能。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种具有电化学循环稳定性高和比容量可调控等优势的新型复合材料。
具体而言，本发明提供了一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，所述复合材料包括石墨烯基材料以及附着于所述石墨烯基材料表面的硅纳米材料。所述硅纳米材料与石墨烯基材料之间通过硅氧碳链状结构将二者链接起来。
所述硅纳米材料主要用来作为锂离子的活性存储体，并用来调节整个复合材料的充放电比容量。所述硅纳米材料选自硅纳米颗粒、硅纳米线、硅纳米棒、硅纳米管以及纳米薄膜中的一种或几种，优选为硅纳米颗粒或硅纳米线。所述的硅纳米颗粒的粒径不大于500nm，所述硅纳米线的直径不大于50nm。
所述的石墨烯基材料可以为石墨烯，也可以为含有石墨烯基团的石墨烯衍生物。所述的石墨烯基材料优选为石墨烯、氧化石墨烯、羧基端基石墨烯、磺酸基端基石墨烯中的一种或几种，更优选为氧化石墨烯或羧基端基石墨烯。所述的石墨烯基材料的比表面分布为200～1000m2/g，优选为300～450m2/g。
所述硅氧碳链状结构的化学计量式可表示为SiOxCy，其中，0＜x≤10，0＜y≤20；优选地，2≤x≤3，2≤y≤12。
本发明提供的复合材料的组成可用下式表示：Si-aSiOxCy-bG，a、b分别代表Si为1时，SiOxCy、G各自与Si的物质的量之比，所述G代表碳原子数为12的石墨烯基材料；其中，0＜x≤10，0＜y≤20，0＜a≤0.5，1＜b＜100。作为本发明的一种优选方案，所述Si-aSiOxCy-bG中，2≤x≤3、2≤y≤12、0.01≤a≤0.03、1≤b≤5；作为本发明的另一种优选方案，所述Si-aSiOxCy-bG中，2≤x≤3、2≤y≤12、0.1≤a≤0.3、45≤b≤95。
所述复合材料可以为粒径不大于30μm的颗粒状结构。
本发明提供的硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料中，石墨烯基材料与硅纳米材料之间是通过有机硅氧烷前驱体裂解得到的SiOC复合结构链接；所述石墨烯基材料与硅纳米材料之间通过SiOC键价结构结合，同时辅助于范德华力作用，使得石墨烯基材料与硅纳米结构之间紧密结合，不易在后续的处理和充放电过程中分离。
本发明的第二目的为提供所述硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的制备方法。所述制备方法的流程可参考图1所示。
所述方法包括以下具体步骤：
(1)将硅纳米材料分散到含有液态有机硅氧烷单体化合物的溶液中，充分搅拌反应，得产物A；所述产物A中包含有机硅氧烷修饰的硅纳米结构；
(2)将产物A添加到含有石墨烯基材料的分散液中，充分搅拌反应，得产物B；所述产物B中含有通过有机硅氧烷铰链所述硅纳米结构的石墨烯；
(3)将产物B进行干燥、造粒，得复合材料的前驱体；
(4)将所述前驱体在保护性气氛中进行高温烧结，得复合材料。
本发明采用的有机硅氧烷单体含有氢键、烷基支链、烯基支链、芳香基支链中一个或多个基团，优选为液态乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷单体化合物或液态二苯基二甲氧基硅氧烷单体化合物。
在上述制备方法中，所述硅纳米材料、液态有机硅氧烷单体化合物以及石墨烯基材料的质量比为5～50:1～10:20～200。
所述步骤(1)和步骤(2)中可以不使用催化剂，也可以添加适量的催化剂以便于反应快速、充分地进行。本发明优选采用酸性催化剂，如无机酸或/和有机酸的乙醇溶液或水溶液，为了避免催化剂对产品性质的影响，优选为草酸水溶液。所述酸性催化剂的pH值为5.5～6.5，优选为pH6.0。催化剂的加入量以最终的pH值环境适宜反应进行为宜。
所述步骤(1)中，所述搅拌时间优选为5～50小时。在使用催化剂的情况下，优选在添加催化剂之前先搅拌2～6小时，确保硅纳米材料和液态有机硅氧烷单体化合物充分分散后，再充分搅拌反应。经过步骤(1)后，可获得有机硅氧烷硅修饰的硅纳米结构。
所述步骤(2)中，所述搅拌反应的时间优选为24～48小时。经过步骤(2)后，可获得有机硅氧烷硅铰链所述硅纳米结构的石墨烯基材料。
所述步骤(3)中，干燥、造粒可选用鼓风干燥、真空烘干、红外干燥、喷雾干燥中的至少一种；优选在80～120℃进行喷雾干燥造粒，所述喷雾干燥造粒可利用本领域常规的喷雾干燥造粒机进行。喷雾干燥造粒过程能够使石墨烯基材料形成褶皱，从而可以缓解硅材料在充放电过程中体积变化带来的应力
所述步骤(4)中，保护气体选自氩气、氮气或氩氢混合气。所述高温烧结的温度为500～1300℃；优选在850～1050℃烧结60～90min。
所述方法可以提供粒径不大于30μm的颗粒状复合材料。
本发明提供的制备方法中，所述步骤(1)通过表面修饰包覆在硅表面形成一层有机硅氧烷单体修饰包覆的硅纳米结构材料，所述步骤(2)通过均匀分散和缩合反应，范德华力作用得到硅结构牢固均匀分布在石墨烯基材料表面的复合结构，所述步骤(3)经过干燥、造粒作用，降低材料的比表面，提高振实密度提高应用性，所述步骤(4)经高温裂解、除去材料中多余的悬挂键和氢键，提高材料的循环效率和稳定性能；经过上述的一系列手段制备得到的复合材料电化学性能稳定，且可以避免复合材料在充放电过程中与集流体发生电隔离而形成电化学死区的情况。本发明提供的制备方法可操作性强，材工艺简单，具有实用价值，可以应用于大规模工业化生产。
本发明进一步保护所述复合材料在锂离子电池中的应用。
具体而言，所述复合材料可以直接单独用于制备锂离子电池的负极。所述复合材料也可以质量百分比1～99％与储锂材料混合用于制备锂离子电池的负极；所述储锂材料可选用石墨、Sn合金、过渡金属氧化物中的一种或几种。
与现有的硅基负极材料相比，本发明提供的硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料容量可调，结构稳定，具有良好的锂离子传输性能，能够保证材料在充放电过程中的高稳定、长寿命和倍率性能。具体而言，本发明提供的复合材料可以通过调节添加的活性硅纳米材料的量来调节材料的比容量；复合材料具有较好导电性能和机械性能的石墨烯基外层包覆结构，不仅能够保证材料的电子传输性能，又能有效的缓解了硅纳米材料的体积变化应力，保证了硅纳米材料与集流体的电接触；同时硅纳米材料通过硅氧碳结构均匀牢固的与石墨烯基材料结合，不仅降低了硅纳米材料团聚的可能，而且提高了硅纳米材料与集流体之间的电导性能；通过上述两种作用相互协同有效地保证了复合材料的电化学稳定性；硅纳米结构通过硅氧碳结构与石墨烯基材料结构紧密结合，有效的保证了材料良好的锂离子传输能力。
附图说明
图1为本发明制备硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的方法流程图；
图2为实施例1中制备硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的SEM图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供了一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，该复合材料的理论化学计量式为Si-0.1SiO3C2-46G；其中，Si为粒径D50为100nm的硅纳米颗粒，G代表12个碳原子的氧化石墨烯；所述氧化石墨烯的比表面为300m2/g左右。
本实施例进一步提供了硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的制备方法，具体为：
(1)取粒径D50为100nm的硅纳米颗粒5g，分散在含5g液态乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷单体化合物的溶液中，搅拌处理6h后，边搅拌边加入1mLpH为6的草酸溶液，并保持搅拌24h，得混合溶液；
(2)将所述混合溶液添加到含100g比表面为300m2/g左右的氧化石墨烯的分散液中，继续搅拌48h，在搅拌的情况下，在100℃下喷雾干燥造粒，得前驱体；
(3)将所述前驱体置于真空管式炉中，在氩气保护、850℃条件下烧结60min，即得。
所述复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图片如图2所示。
实施例2
本实施例提供了一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，该复合材料的理论化学计量式为Si-0.02SiO3C2-4.6G；其中，Si为粒径D50为500nm的硅纳米颗粒，G代表12个碳原子的羧酸端基石墨烯；所述羧酸端基石墨烯的比表面为429m2/g左右。
本实施例进一步提供了硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的制备方法，具体为：
(1)取粒径D50为500nm的硅纳米颗粒50g，分散在含10g液态乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷单体化合物的溶液中，搅拌处理2h后，边搅拌边加入1mLpH为6的草酸溶液，并保持搅拌8h，得混合溶液；
(2)将所述混合溶液添加到含100g比表面为429m2/g左右的羧酸端基石墨烯材料的分散液中，继续搅拌24h，在搅拌的情况下，在100℃下喷雾干燥造粒，得前驱体；
(3)将所述前驱体置于真空管式炉中，在氩气保护、1050℃条件下烧结90min，即得。
实施例3
本实施例提供了一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，该复合材料的理论化学计量式为Si-0.2SiO3C2-93G；其中，Si为直径为30nm的硅纳米线，G代表12个碳原子的氧化石墨烯；所述氧化石墨烯的比表面为300m2/g左右。
本实施例进一步提供了硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的制备方法，具体为：
(1)取直径为30nm的硅纳米线5g，分散在含10g液态乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷单体化合物的溶液中，搅拌处理6h后，边搅拌边加入1mLpH为6的草酸溶液，并保持搅拌48h，得混合溶液；
(2)将所述混合溶液添加到含200g比表面为300m2/g左右的氧化石墨烯的分散液中，继续搅拌24h，在搅拌的情况下，在100℃下喷雾干燥造粒，得前驱体；
(3)将所述前驱体置于真空管式炉中，在氩气保护、950℃条件下烧结90min，即得。
实施例4
本实施例提供了一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，该复合材料的理论化学计量式为Si-0.023SiO2C12-1.4G；其中，Si为粒径D50为500nm的硅纳米颗粒，G代表12个碳原子的羧酸端基石墨烯；所述羧酸端基石墨烯的比表面为429m2/g左右。
本实施例进一步提供了硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的制备方法，具体为：
(1)取粒径D50为500nm的硅纳米颗粒50g，分散在含3g液态二苯基二甲氧基硅氧烷单体化合物的溶液中，搅拌处理6h后，边搅拌边加入1mLpH为6的草酸溶液，并保持搅拌48h，得混合溶液；
(2)将所述混合溶液添加到含30g比表面为429m2/g左右的羧酸端基石墨烯的分散液中，继续搅拌24h，在搅拌的情况下，在100℃下喷雾干燥造粒，得前驱体；
(3)将所述前驱体置于真空管式炉中，在氩气保护、850℃条件下烧结60min，即得。
实施例5
本实施例提供了一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，该复合材料的理论化学计量式为Si-0.23SiO2C12-93G；其中，Si为粒径直径为30nm的硅纳米线，G代表12个碳原子的羧酸端基石墨烯；所述羧酸端基石墨烯的比表面为429m2/g左右。
本实施例进一步提供了硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的制备方法，具体为：
(1)取直径为30nm的硅纳米线5g，分散在含10g液态二苯基二甲氧基硅氧烷单体化合物的溶液中，搅拌处理6h后，边搅拌边加入1mLpH为6的草酸溶液，并保持搅拌48h，得混合溶液；
(2)将所述混合溶液添加到含200g比表面为429m2/g左右的羧酸端基石墨烯的分散液中，继续搅拌24h，在搅拌的情况下，在100℃下喷雾干燥造粒，得前驱体；
(3)将所述前驱体置于真空管式炉中，在氩气保护、1050℃条件下烧结90min，即得。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料，其特征在于，所述复合材料包括石墨烯基材料以及附着于所述石墨烯基材料表面的硅纳米材料；所述硅纳米材料与石墨烯基材料之间通过硅氧碳链状结构链接。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述硅纳米材料的粒径小于0.5μm；
所述硅纳米材料选自硅纳米颗粒、硅纳米线、硅纳米棒、硅纳米管、纳米薄膜中的一种或几种；优选为硅纳米颗粒或硅纳米线。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述石墨烯基材料的比表面分布为200～1000m2/g；
所述石墨烯基材料选自氧化石墨烯、羧基端基石墨烯、磺酸基端基石墨烯中的一种或几种；优选为氧化石墨烯或羧基端基石墨烯。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的复合材料，其特征在于，所述硅氧碳链状结构的分子式为SiOxCy，其中，0＜x≤10，0＜y≤20；优选地，2≤x≤3，2≤y≤12。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的组成表示为：Si-aSiOxCy-bG，所述G代表C12石墨烯基材料；
其中，0＜x≤10，0＜y≤20，0＜a≤0.5，1＜b＜100；
优选地，2≤x≤3、2≤y≤12、0.01≤a≤0.03、1≤b≤5，或2≤x≤3、2≤y≤12、0.1≤a≤0.3、45≤b≤95。
6.制备权利要求1～5任意一项所述硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硅纳米材料分散到含有液态有机硅氧烷单体化合物的溶液中，充分搅拌反应，得产物A；
所述产物A中包含有机硅氧烷修饰的硅纳米结构；
(2)将产物A添加到含有石墨烯基材料的分散液中，充分搅拌反应，得产物B；
所述产物B中含有通过有机硅氧烷铰链所述硅纳米结构的石墨烯基材料；
(3)将产物B进行干燥、造粒，得复合材料的前驱体；
(4)将所述前驱体在保护性气氛中进行高温烧结，得复合材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硅纳米材料分散到含有液态有机硅氧烷单体化合物的溶液中，在酸性条件下充分搅拌反应，得产物A；
(2)将产物A添加到含有石墨烯基材料的分散液中，充分搅拌反应，得产物B；
(3)将产物B在80～120℃进行喷雾干燥造粒，得复合材料的前驱体；
(4)将所述前驱体在保护性气氛、500～1300℃条件下烧结，得复合材料。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述液态有机硅氧烷单体化合物含有氢键、烷基支链、烯基支链、芳香基支链中一个或多个基团；优选为液态乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷单体化合物或液态二苯基二甲氧基硅氧烷单体化合物。
9.根据权利要求6～8任意一项所述的方法，其特征在于，所述硅纳米材料、液态有机硅氧烷单体化合物以及石墨烯基材料的质量比为5～50:1～10:20～200。
10.权利要求1～5任意一项所述的复合材料或权利要求6～9任意一项所述方法制备而成的复合材料在锂离子电池中的应用，其特征在于，将所述复合材料单独用于制备锂离子电池的负极，或与储锂材料混合用于制备锂离子电池的负极。
CN201511010098.XA 2015-12-29 2015-12-29 一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用 Pending CN105489871A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511010098.XA CN105489871A (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511010098.XA CN105489871A (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105489871A true CN105489871A (zh) 2016-04-13

Family

ID=55676715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511010098.XA Pending CN105489871A (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105489871A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106410155A (zh) * 2016-10-28 2017-02-15 林天安 一种石墨烯硅氧碳负极材料的制备方法
CN106920949A (zh) * 2017-04-24 2017-07-04 广东烛光新能源科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法
CN106941165A (zh) * 2017-04-13 2017-07-11 乐延伟 一种硅氧碳复合锂离子电磁负极活性材料及其制备方法
CN107069008A (zh) * 2017-04-24 2017-08-18 广东烛光新能源科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法
CN107658452A (zh) * 2017-09-19 2018-02-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种硅/碳纳米管/碳氧化硅复合材料及制备方法和应用
CN108183201A (zh) * 2017-11-29 2018-06-19 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN113555536A (zh) * 2021-06-04 2021-10-26 惠州锂威新能源科技有限公司 一种负极材料的制备方法、负极材料和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102214817A (zh) * 2010-04-09 2011-10-12 清华大学 一种碳/硅/碳纳米复合结构负极材料及其制备方法
CN102694155A (zh) * 2012-05-31 2012-09-26 奇瑞汽车股份有限公司 硅碳复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池
CN104143629A (zh) * 2014-08-06 2014-11-12 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种Si/C/石墨复合负极材料制备方法
CN104241621A (zh) * 2013-06-08 2014-12-24 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池用硅基复合负极材料
CN104466142A (zh) * 2013-09-23 2015-03-25 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池用硅/硅氧碳/石墨复合负极材料
CN104577084A (zh) * 2015-01-20 2015-04-29 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料、制备方法及锂离子电池
CN104916823A (zh) * 2015-06-13 2015-09-16 田东 一种用于锂电池的硅/氧化石墨烯负极材料及其制备方法
CN104979535A (zh) * 2014-04-03 2015-10-14 上海空间电源研究所 一种石墨烯多孔纳米硅复合材料、其制备方法及其应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102214817A (zh) * 2010-04-09 2011-10-12 清华大学 一种碳/硅/碳纳米复合结构负极材料及其制备方法
CN102694155A (zh) * 2012-05-31 2012-09-26 奇瑞汽车股份有限公司 硅碳复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池
CN104241621A (zh) * 2013-06-08 2014-12-24 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池用硅基复合负极材料
CN104466142A (zh) * 2013-09-23 2015-03-25 北京有色金属研究总院 一种锂离子电池用硅/硅氧碳/石墨复合负极材料
CN104979535A (zh) * 2014-04-03 2015-10-14 上海空间电源研究所 一种石墨烯多孔纳米硅复合材料、其制备方法及其应用
CN104143629A (zh) * 2014-08-06 2014-11-12 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种Si/C/石墨复合负极材料制备方法
CN104577084A (zh) * 2015-01-20 2015-04-29 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料、制备方法及锂离子电池
CN104916823A (zh) * 2015-06-13 2015-09-16 田东 一种用于锂电池的硅/氧化石墨烯负极材料及其制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106410155A (zh) * 2016-10-28 2017-02-15 林天安 一种石墨烯硅氧碳负极材料的制备方法
CN106410155B (zh) * 2016-10-28 2018-11-13 林天安 一种石墨烯硅氧碳负极材料的制备方法
CN106941165A (zh) * 2017-04-13 2017-07-11 乐延伟 一种硅氧碳复合锂离子电磁负极活性材料及其制备方法
CN106920949A (zh) * 2017-04-24 2017-07-04 广东烛光新能源科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法
CN107069008A (zh) * 2017-04-24 2017-08-18 广东烛光新能源科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法
CN107069008B (zh) * 2017-04-24 2020-02-14 广东烛光新能源科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法
CN106920949B (zh) * 2017-04-24 2020-07-03 广东烛光新能源科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法
CN107658452A (zh) * 2017-09-19 2018-02-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种硅/碳纳米管/碳氧化硅复合材料及制备方法和应用
CN107658452B (zh) * 2017-09-19 2020-06-12 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种硅/碳纳米管/碳氧化硅复合材料及制备方法和应用
CN108183201A (zh) * 2017-11-29 2018-06-19 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN113555536A (zh) * 2021-06-04 2021-10-26 惠州锂威新能源科技有限公司 一种负极材料的制备方法、负极材料和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105489871A (zh) 一种硅-硅氧碳-石墨烯基复合材料及其制备方法与应用
Cui et al. Microsized porous SiO x@ C composites synthesized through aluminothermic reduction from rice husks and used as anode for lithium-ion batteries
EP3128585B1 (en) Composite cathode material and preparation method thereof, cathode pole piece of lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
Zhang et al. Scalable synthesis of interconnected porous silicon/carbon composites by the rochow reaction as high‐performance anodes of lithium ion batteries
Wu et al. Selective S/Li2S Conversion via in-Built Crystal Facet Self-Mediation: Toward High Volumetric Energy Density Lithium–Sulfur Batteries
Zhang et al. ZIF-Derived Cobalt-Containing N-Doped Carbon-Coated SiO x Nanoparticles for Superior Lithium Storage
CN103474631A (zh) 一种锂离子电池用氧化亚硅复合负极材料、制备方法及锂离子电池
CN103208618B (zh) 锂离子电池碳硫复合正极材料及其制备方法
CN103236534B (zh) 一种锂离子电池氧化硅/碳复合负极材料的制备方法
Yao et al. Synergistic effect of titanium‐oxide integrated with graphitic nitride hybrid for enhanced electrochemical performance in lithium‐sulfur batteries
Liu et al. Novel “bird-nest” structured Co3O4/acidified multiwall carbon nanotube (ACNT) hosting materials for lithium–sulfur batteries
CN104037393B (zh) 一种锡/石墨烯/碳纤维复合锂电池负极材料制备方法
Zhong et al. New strategy of S, N co-doping of conductive-copolymer-derived carbon nanotubes to effectively improve the dispersion of PtCu nanocrystals for boosting the electrocatalytic oxidation of methanol
CN107799751B (zh) 一种有序排列的硅填充碳纳米管材料及制备方法和用途
CN109461915A (zh) 一种锂硫电池的正极材料的制备方法
Gao et al. An interconnected and scalable hollow Si-C nanospheres/graphite composite for high-performance lithium-ion batteries
CN105355875A (zh) 一种氧化钨纳米线缠绕复合材料、制备方法和应用
Li et al. Encapsulating nanoscale silicon inside carbon fiber as flexible self-supporting anode material for lithium-ion battery
Wu et al. A nanostructured Si/SiOC composite anode with volume‐change‐buffering microstructure for lithium‐ion batteries
Wang et al. Enabling a high performance of mesoporous α-Fe2O3 anodes by building a conformal coating of cyclized-PAN network
CN107317011A (zh) 一种氮掺杂的有序多孔碳包覆硅纳米复合材料的制备方法
Du et al. Encapsulating yolk-shelled Si@ Co9S8 particles in carbon fibers to construct a free-standing anode for lithium-ion batteries
Liu et al. Large-scale production of a silicon nanowire/graphite composites anode via the CVD method for high-performance lithium-ion batteries
CN103680996A (zh) 一种聚吡咯/石墨型氮化碳纳米复合材料及其制备方法
CN105206802B (zh) 富锂磺化石墨烯‑纳米氧化硅负极材料及其制法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160413