[发明专利]一种以硅藻土为原料制备多孔硅/石墨烯复合锂离子电池负极材料的方法

摘要

本发明是一种以硅藻土为原料制备多孔硅/石墨烯复合锂离子电池负极材料的方法，其特点是，包括：硅藻土纯化、多孔硅的制备和多孔硅/石墨烯复合锂离子电池负极材料的制备步骤，制备得到的多孔硅/石墨烯复合锂离子电池负极材料在电流密度为100mA/g下，首次可逆容量达1275.3mAh/g，循环50次后容量保持在885.7mAh/g，随后循环过程中容量几乎保持不变。由于以硅藻土为原材料，来源广泛，价格低廉，多孔硅与石墨烯复合不仅可以有效地抑制硅的体积效应，还可改善其导电性，具有科学合理、简便易行、电化学性能优异、效果佳等优点，有利于推广应用，容易实现产业化，经济和社会效益显著。

主权项

一种以硅藻土为原料制备多孔硅/石墨烯复合锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)硅藻土纯化：将硅藻土在常压条件下以5～20℃/min的加热速率加热至600～900℃，自然降温退火处理1～4h，去除有机质，用浓度为0.001～0.1mol/L的碱性溶液碱洗2.5～5h，洗涤至中性，然后用4.0～8.0mol/L的酸性溶液在95℃下酸浸4～8h，最后经去离子水洗涤、80℃下干燥，得到纯化硅藻土；(2)多孔硅的制备：镁还原剂与纯化硅藻土按质量比为1:0.5～2进行混合，在惰性气氛下加热至600～850℃，并保温2～5h，随后冷却到室温，再于浓度为0.1～5.0mol/L酸性溶液中浸泡12～18h，经洗涤干燥，得到多孔硅；(3)多孔硅/石墨烯复合锂离子电池负极材料的制备：将步骤(2)得到的多孔硅作基底，在催化剂作用下，于管式炉内在保护气氛下以5～10℃/min升温速率加热至800～1100℃，自然降温退火处理5～10min，随后热解碳源沉积得到多孔硅/石墨烯复合锂离子电池负极材料，沉积时间为10～30min，最后在保护气氛下流速为100～400sccm，以20～50℃/min降温速率冷却到室温。