CN107611360B - 一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料及其制备方法与在锂离子电池中的应用 - Google Patents
一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料及其制备方法与在锂离子电池中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料及其制备方法与在锂离子电池中的应用。该方法将可膨胀石墨与强氧化剂进行球磨，酸洗得到少层数石墨烯。再将一氧化硅，少层数石墨烯与高铁酸钾进行高能球磨，洗涤过滤干燥后，得到少层数的石墨烯和Fe3O4包覆的一氧化硅的复合材料。本发明用一氧化硅来代替一般的硅基材料，保证了电极材料良好的电化学性能，较小的体积膨胀和长周期寿命。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料及其制备方法与在锂离子电池中的应用。
背景技术
锂离子电池作为一种当今世界使用最为广泛的二次电池，广泛的应用在传统的小型便携式电子设备，电动汽车，储能系统领域。为了满足实际应用的需求，对锂离子电池的能量密度，功率密度，循环性能及安全性等技术指标的要求也在不断提升，在这种形势下，目前商业化的以钴酸锂为正极，石墨碳为负极的传统锂离子电池体系已经难以满足日益增长的多元化需求，开发新型锂离子电池负极材料已成为迫切的需要。
在非碳负极材料中，硅基材料因其具有高达4200mAh/g的理论比容量而备受关注。此外，硅的储量丰富(地壳元素含量中排第二位)，原料来源广泛，非常具有潜力成为下一代锂离子电池的负极材料，因此成为研究的热点。然而，单质硅并不适合直接用作锂离子电池负极材料，因为其在充放电过程中会产生巨大的体积变化，高达300％。这样巨大的体积变化会导致电极片在充放电过程中粉化，剥落，致使电性能急剧下降。此外，si的导电性也不好，这也容易限制其比容量的发挥。相较而言，一氧化硅在充放电过程中有较小的体积变化，有利于阻止材料的开裂和粉化。但是氧化硅材料也面临首次库仑效率较低及循环性能较差等问题。
针对上述问题，目前提出的改性方法中比较有效的是制备硅碳复合材料来缓解电池充放电过程中的体积膨胀，此方法已经广泛应用于锂离子电池负极材料的改性研究中。
CN105409035公开的SiOx/Si/C复合材料的制备方法，其制备工序过于复杂，碳涂层厚度控制困难，且采用甲苯作为碳源，甲苯有剧毒，对环境污染严重。其复合物的放电和充电容量分别为2080mAh/g和1286.8mAh/g，在第1次循环中首次库伦效率为61.9％。因此，开发一种高导电性、高容量、首次库仑效率高、循环稳定性好的制备工艺，仍是目前硅基材料领域要解决的难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料及其制备方法与在锂离子电池中的应用，本发明制备的复合纳米材料具有比容量高、循环性能好、电极结构稳定等优点，且该复合纳米材料的制备方法简单，原料来源广，有利于大规模的生产，且过程环境友好无污染。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石墨与强氧化剂球磨，再酸洗，过滤，干燥，得到少层数石墨烯；
(2)将一氧化硅、少层数石墨烯和高铁酸钾置于高能球磨机中在无任何溶剂的环境下干磨均匀分散，再用去离子水洗涤，过滤，烘干，得到一氧化硅石墨烯复合纳米材料，即一氧化硅/四氧化三铁/石墨烯复合纳米材料，标记为SiO/FLG(few-layer graphene)/Fe3O4复合纳米材料。
作为优选，步骤(1)所述石墨为制备的无硫可膨胀石墨和商业可膨胀石墨中的一种或几种。
作为优选，步骤(1)所述强氧化剂为高铁酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾和过氧化物中的一种或几种。
作为优选，步骤(1)所述强氧化剂与石墨的球磨时间为2-100h，球磨机的转速为50-1000r/min，球料质量比为(3-25):1。
作为优选，步骤(2)所述干磨的时间为0.5-100h，高能球磨机的转速为50-1000r/min。
作为优选，步骤(2)所述干磨中锆球与原料的质量比为3-25:1，所述原料包括少层数石墨烯、高铁酸钾和一氧化硅。
作为优选，步骤(2)中用于制备一氧化硅石墨烯复合纳米材料的各原料的质量分数分别为：一氧化硅10-80％，少层数石墨烯15-70％，高铁酸钾5-40％。
由以上所述的方法制得的一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料。
以上所述的一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料应用于制备锂离子电池中的负极。
作为优选，所述负极的制备包括以下步骤：将一氧化硅石墨烯复合纳米材料、导电剂和粘结剂按质量比为8：1：1溶解在溶剂中，然后涂覆于铜箔集流体上，再干燥，得负极；所述导电剂为Super P-Li、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维和富勒烯中的至少一种；所述粘结剂为PVDF、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或海藻酸钠；所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮或甲基乙基酮。
本发明球磨处理的主要作用是，有效的减少了石墨的层数，更有利于对一氧化硅颗粒的包覆，可避免一氧化硅颗粒与电解液直接接触，减缓容量衰减速度，同时缩短了锂离子的扩散路径，保证了电极材料的电子传导，提高了材料的导电性，首次充放电效率，循环性能；使得高铁酸钾与石墨发生氧化还原反应，生成较小四氧化三铁颗粒与少层数的石墨烯一起包覆在一氧化硅颗粒表面，形成一种二次颗粒，这种特殊的结构，提高了循环性能，有效的缓解了充放电过程的体积膨胀的现象。
与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用简单的球磨法，一步合成了一氧化硅/四氧化三铁/石墨烯复合纳米材料并成功将其应用于锂离子电池负极材料。四氧化三铁和少层数石墨包覆的纳米一氧化硅结构，有效缓解了硅在充放电过程中产生的体积变化，抑制硅的团聚，增加了导电性，提高了材料的电化学稳定性。
(2)本发明采用简单的球磨法，利用机械力和高铁酸钾的强氧化作用，成功地将天然石墨剥离成少层数的石墨烯。
(3)本发明所用的原料高铁酸钾、石墨、商业化一氧化硅均价格低廉，且原料来源广泛，并且本发明所用的方法为球磨法，可以大量的合成。除此之外，本发明还有工艺简单，无污染等特点。因而，本发明具有大规模工业生产的潜能。
(4)本发明的一氧化硅/四氧化三铁/石墨烯复合纳米材料用于锂离子电池负极时具有良好的循环性能：所述的复合纳米材料当一氧化硅质量分数为30～73％时，在电流密度为200mAg-1下循环100圈后，可逆容量为656～965mAh g-1。可见本发明制备的锂离子负极材料循环性能较好，有很高的容量。
(5)当本发明的一氧化硅/四氧化三铁/石墨烯复合纳米材料用于锂离子电池负极时，一氧化硅质量分数为30～80％的样品通过倍率测试，其中，一氧化硅质量分数为73％的样品，在2A g-1的电流密度下循环100周，容量保持在806.63mAh g-1。可见本发明制备的锂离子电池负极材料在较大电流密度下仍适用，为锂离子电池在较大功率下的使用提供保障。
附图说明
图1为本发明实施例4制备的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的XRD图。
图2为本发明实施例4制备的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的恒电流充放电曲线图。
图3为本发明实施例3、4制备的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的循环性能曲线图。
图4为本发明实施例6、7制备的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的循环性能曲线图。
图5为本发明实施例4制备的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的拉曼光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一、将50g天然石墨加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3中，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，60g锆球(磨介)加入球磨罐中，加上密封圈，在50rpm下反应100h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取1g一氧化硅粉末，7g少层数石墨烯，2g高铁酸钾，30g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在50rpm下球磨100h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂片作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见表1。
实施例2
一、称取50g商业可膨胀石墨。然后依次称取4g可膨胀石墨，16g高铁酸钾，500g锆球(磨介)加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下反应24h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取3g一氧化硅粉末，3g少层数石墨烯，4g高铁酸钾，250g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下球磨24h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见表1。
实施例3
一、称取50g天然石墨，加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，500g锆球(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下反应24h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取3.08g一氧化硅粉末，4.62g少层数石墨烯，2.31g高铁酸钾，250g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下球磨24h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见图3与表1。
实施例4
一、称取50g天然石墨，加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，500g锆球(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下反应24h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取4g一氧化硅粉末，4g少层数石墨烯，2g高铁酸钾，250g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下球磨24h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见图1、图2、图3、图5与表1。
实施例5
一、称取50g天然石墨，加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，500g锆球(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下反应24h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取5g一氧化硅粉末，3.3g少层数石墨烯，1.67g高铁酸钾，250g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下球磨24h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g海藻酸钠、0.025g石墨烯，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml去离子水，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见表1。
实施例6
一、称取50g天然石墨，加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，500g锆球(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下反应24h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取6.08g一氧化硅粉末，2.6g少层数石墨烯，1.3g高铁酸钾，250g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下球磨24h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见图4与表1。
实施例7
一、称取50g天然石墨，加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，500g锆球(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下反应24h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取7.3g一氧化硅粉末，1.8g少层数石墨烯，0.9g高铁酸钾，500g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下球磨24h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见图4与表1。
实施例8
一、称取50g天然石墨，加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，400g锆球(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在1000rpm下反应2h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取8g一氧化硅粉末，1.5g少层数石墨烯，0.5g高铁酸钾，200g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在1000rpm下球磨0.5h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见表1。
实施例9
一、称取50g天然石墨，加入200mL硝酸(14.4mol/L)以及25gNaNO3，浸泡16h。然后进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到无硫可膨胀石墨。依次称取4g无硫可膨胀石墨，16g高铁酸钾，500g锆球(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下反应24h，将得到的样品倒入水中，然后加入过量稀硝酸(1.3mol/L)进行洗涤，过滤，于60℃下干燥12h得到少层数石墨烯。
二、依次称取3.6g一氧化硅粉末，2.7g少层数石墨烯，3.6g高铁酸钾，250g锆石(磨介)，加入球磨罐中，加上密封圈，在400rpm下球磨24h，将得到的样品经筛网滤出锆球，然后过滤，用去离子水洗涤，于60℃下干燥12h得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料。
为了检验本实施例一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合材料的性能，组装成半电池对其进行性能测试。称取0.2g本实施例所制得的一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨复合纳米材料、0.025g PVDF、0.025g碳黑，混合研磨后转入小玻璃瓶中，加入2ml NMP，磁力搅拌4h，将材料涂布在铜箔上制成电极，60℃真空干燥12h,制得实验电池用极片。再采用金属锂作为对电极在手套箱中组装成CR2016型纽扣电池，并进行电化学性能测试。测试结果见表1。
性能测试：
上述实施例制备的材料利用X射线衍射技术(XRD)、拉曼光谱(Raman Spectra)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)作为表征手段，对其组成、形貌、粒径以及石墨含量进行分析。
上述实施例制备的电池在搁置12h后，采用电池测试仪(深圳新威)和BTS7.5.5软件，测试温度为室温，电流密度为100mAg-1～4000mAg-1的情况下，对其进行恒流充放电(放电截止电压为0.01V，充电电压为3V)，测试电池的循环性能和倍率性能。样品的电性能详见表1。利用电化学工作站(CHI600E，上海辰华)对其进行循环伏安法(CV)和交流阻抗测试。
实施例1-9的相关性能数据如表1所示。
表1
注：表中“硅的含量”指根据材料混合比进行计算所得到含量。
本发明利用球磨法制备了一氧化硅/四氧化三铁/石墨复合纳米材料，通过改变原料的比例来研究材料的电化学性能包括循环性能和倍率性能等。通过比较9个实施例，发现在球料比为25:1时，一氧化硅质量分数为40％～60％的样品，具有良好的循环性能，均能够在200mA/g电流密度下循环100圈之后保持800mAh/g以上可逆容量；并且随着循环次数的增加，容量保持稳定且略有上升。一氧化硅质量分数为40％的样品在500mA/g的电流密度下循环500圈后，可逆容量达到841.25mAhg-1。
实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，上诉的具体的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将石墨与强氧化剂球磨，再酸洗，过滤，干燥，得到少层数石墨烯；
（2）将一氧化硅、少层数石墨烯和高铁酸钾置于高能球磨机中干磨均匀分散，再洗涤，过滤，烘干，得到一氧化硅/四氧化三铁/少层数石墨烯复合纳米材料；
步骤（1）所述强氧化剂为高铁酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾和过氧化物中的一种或几种；
步骤（1）所述强氧化剂与石墨的球磨时间为2-100h，球磨机的转速为50-1000r/min，球料质量比为（3-25）:1；
步骤（2）所述干磨的时间为0.5-100h，高能球磨机的转速为50-1000r/min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述石墨为制备的可膨胀石墨和商业可膨胀石墨中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述干磨中锆球与原料的质量比为（3-25）:1，所述原料包括少层数石墨烯、高铁酸钾和一氧化硅。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中用于制备一氧化硅石墨烯复合纳米材料的各原料的质量分数分别为：一氧化硅10-80%，少层数石墨烯15-70%，高铁酸钾5-40%。
5.由权利要求1-4任一项所述的方法制得的一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料。
6.权利要求5所述的一种一氧化硅石墨烯复合纳米材料在锂离子电池负极中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用， 其特征在于， 所述负极的制备包括以下步骤：将一氧化硅石墨烯复合纳米材料、 导电剂和粘结剂按质量比为8：1：1溶解在溶剂中，然后涂覆于铜箔集流体上，再干燥，得负极；所述导电剂为Super P-Li、乙炔黑、碳纳米管、 石墨烯、纳米碳纤维和富勒烯中的至少一种；所述粘结剂为PVDF、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或海藻酸钠；所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮或甲基乙基酮。
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