本发明涉及电极领域，具体涉及一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极及其制备方法领域。
背景技术：
1、二次锂离子电池，由于具有能量密度高、循环寿命长、倍率性能好且环境友好等特点被广泛应用于消费电子、便携式设备和电动汽车。锂离子电池主要有负极、正极、电解液、隔膜等组成。目前石墨负极已经实现商业化。
2、石墨材料因为在充放电循环过程中有着平缓的放电电位和良好的结构稳定性被广泛应用于商业锂电池负极，但是理论比容量低(372mah/g)、安全性欠佳，很难满足一些新兴能源消耗品对高能量密度、高安全性的需求。硅基材料因其资源丰富，且具有理论容量(4200mah/g)、较低的脱嵌锂电位(<0.5vvs l i/l i+)，成为了最有可能取代商品化石墨的候选材料之一，但是硅基材料在锂离子嵌入和脱出过程中存在严重的体积效应，造成材料结构破坏和机械粉化，导致电极容量衰减迅速，循环稳定性差，限制了其商品化应用。
3、如何实现含有硅基材料负极的电池，降低硅基材料在锂离子嵌入和脱出过程中存在严重的体积效应的问题，提高负极材料电容量的同时，提高电池的导电性，从而提高电池的循环稳定性，成为本领域亟需解决的难题。
4、一氧化硅虽然容量低于纯硅材料，但相比于碳系材料容量依然可观(2680mah/g)，而且硅氧化物在电池充放电过程中体积效应较小，更容易突破瓶颈，实现产业化。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，提供了一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极及其制备方法，实现所述电极包含一氧化硅即提高了电极电容量且锂离子嵌入和脱出过程中的体积效应降低；通过附着硫掺杂石墨烯相对于附着单纯的碳或石墨烯导电率进一步提高，且在制备电极过程中避免了200℃以上的加热过程，避免了碳元素的氧化损失，进一步提高了导电率；通过所述电极具有立体网状结构，进一步增加了导电率，且降低了重量；最终实现一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极具有高的电容量同时导电率高、电阻小，电池的循环稳定性。
2、根据本发明的一个方面提供了一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极，包括一氧化硅、石墨烯，但不包括支撑体材料；所述石墨烯掺杂有硫元素；
3、所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极材料为立体网状结构；所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极的比容量≥943mah/g，循环100次比容量≥896mah/g，循环100次放电效率≥95％。
4、本发明相对于现有技术的有益效果在于，通过包括一氧化硅，实现电极的电容量高且锂离子嵌入和脱出过程中的体积效应降低；通过包括石墨烯有利于电极的导电率较高，同时通过石墨烯掺杂有硫元素进一步提高了电极的导电率，从而有利于提高电极的循环稳定性；
5、通过电极为立体网状结构，且电极不包括支撑体，由于立体网状结构进一步提高导电率，且不包括支撑体电子通过率进一步提高同时有利于降低使用过程电子通过效率降低，也降低了电极厚度；因此进一步提高了导电率的同时提高电极的循环稳定性；
6、从而实现所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极的比容量≥943mah/g，循环100次比容量≥896mah/g，循环100次放电效率≥95％。
7、进一步的，所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极材料的孔隙率为65-90％。
8、采用上一步技术方案的有益效果在于，通过所述孔隙率为65-90％，有利于电子的通过效率，提高导电率，且有效避免电极在使用过程中电子通过效率降低。
9、进一步的，所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极厚度为2-10mm。
10、根据本发明的另一个方面提供了一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，包括以下步骤：
11、将一氧化硅粉进行预处理；
12、用预处理后的一氧化硅粉配制一氧化硅浆料；
13、制备氧化石墨烯分散液；
14、通过氧化石墨烯分散液、一氧化硅浆料制备电极材料浆料，处理过程中无需进行温度超过200℃的加热处理；
15、将所述电极材料浆料进行处理得到立体网状结构的电极材料；
16、将所述电极材料切片得到所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极；
17、优选的，切片厚度2-5mm。
18、本发明相对于现有技术的有益效果在于，通过通过氧化石墨烯分散液、一氧化硅浆料制备电极材料浆料，实现所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极中包括一氧化硅、石墨烯；从而通过电极包括一氧化硅实现电极的电容量高且锂离子嵌入和脱出过程中的体积效应降低；通过包括石墨烯有利于电极的导电率较高，同时通过石墨烯掺杂有硫元素进一步提高了电极的导电率，从而有利于提高电极的循环稳定性；
19、通过氧化石墨烯分散液、一氧化硅浆料制备电极材料浆料，实现氧化石墨烯还原为石墨烯且同时实现石墨烯中掺杂硫；从而实现相对单纯的碳或石墨烯进行导电率进一步提高；
20、同时通过过程中无需进行温度超过200℃的加热，从而避免了在制备过程中部分石墨烯被氧化或变性等问题，从而有利于保持电极的导电性高；
21、通过将所述电极材料浆料进行处理得到立体网状结构的电极材料，进一步增加了导电率，且降低了重量；最终实现一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极具有高的电容量同时导电率高、电阻小，电池的循环稳定性；
22、且实现电极不包括支撑体，实现电子通过率进一步提高同时有利于降低使用过程电子通过效率降低，也降低了电极厚度；因此进一步提高了导电率的同时提高电极的循环稳定性；
23、从而实现所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极的比容量≥943mah/g，循环100次比容量≥896mah/g，循环100次放电效率≥95％。
24、进一步的，将一氧化硅粉进行预处理具体过程为：将一氧化硅粉通过研磨设备进行研磨；所述研磨设备转速为500rpm-2000rpm，研磨时间为1h-4h；得到的预处理后的一氧化硅粉颗粒粒径为50-300nm。
25、采用上一步技术方案的有益效果在于，实现所述一氧化硅粉颗粒粒径为50-300nm，从而实现即避免因为一氧化硅粉颗粒太小导致的电容量降低问题，同时又避免因为一氧化硅粉颗粒太大导致的整体电极孔隙降低的问题。
26、进一步的，配制一氧化硅浆料的具体过程为，将预处理后的一氧化硅粉加入溶剂中，然后进行超声处理，超声时间为10-40min；所述一氧化硅粉与溶剂的质量比为(2-10)：(90-98)；
27、所述溶剂包括水、丙酮、乙醇、甲醇、二甲苯中的一种。
28、进一步的，所述氧化石墨烯分散液制备方法，包括以下步骤：
29、将石墨粉与硫酸、硝酸混合，在冰水浴中搅拌；然后加入氧化剂继续搅拌；
30、然后加入醋酸溶液调节ph＝5.5-6；再加入蒸馏水调节ph＞6.5，得到所述氧化石墨烯分散液，所述氧化石墨烯分散液温度为0-5℃；
31、所述石墨粉与硫酸、硝酸的质量比为1:(60-75):(5-15)；
32、所述硫酸的质量分数为98％，所述硝酸的质量分数为68％；
33、所述氧化剂为过硫酸铵；所述石墨粉与过硫酸铵的质量分为1：(0.05-0.2)。
34、采用上一步技术方案的有益效果在于，通过石墨粉与硫酸、硝酸混合，在冰水浴中搅拌，然后加入氧化剂继续搅拌；实现石墨粉能够分散均匀、氧化均匀，避免了石墨粉团聚的问题同时避免了部分石墨粉过度氧化；
35、通过加入醋酸溶液调节ph＝5.5-6；再加入蒸馏水调节ph＞6.5，得到所述氧化石墨烯分散液，避免了溶液直接快速将ph调整到中性或偏碱性，从而避免了得到的石墨烯空间结构不稳定、不完整的问题。
36、进一步的，将氧化石墨烯分散液、一氧化硅浆料混合，在冰浴环境下加入含硫还原剂，进行超声搅拌10-30min，得到电极材料浆料；所述冰浴温度为0-5℃；
37、制备氧化石墨烯分散液的石墨粉与制备一氧化硅浆料的一氧化硅的质量比为(2-5)：(5-8)。
38、进一步的，所述含硫还原剂包括硫脲、谷胱甘肽、半光氨酸、辅酶a、二硫化碳中的一种。
39、采用上一步技术方案的有益效果在于，通过在在冰浴环境下加入含硫还原剂，即实现后续水热反应过程中对氧化石墨烯进行还原，同时实现石墨烯中掺杂硫元素；且提高了石墨烯与一氧化硅结合活性，有利于后续的石墨烯与一氧化硅结合；另外通过冰浴过程即有利于实现分散均匀，同时又避免反应剧烈导致石墨烯结构不稳定。
40、进一步的，将所述电极材料浆料进行处理得到立体网状结构的电极材料的具体过程为：
41、电极材料浆料经过冰浴、超声后，进行水热反应；所述水热反应的温度为120℃-180℃，反应6-24h；得到初级电极材料；然后将所述初级电极材料在乙醇中浸泡11.5-12.5h，然后在水中浸泡11.5-12.5h；再将初级电极材料在-60—-50℃冷冻6-6.5h，然后在真空条件下处理23-25h，得到立体网状结构的电极材料；优选的所述水热反应的温度为120℃-160℃。
42、采用上一步技术方案的有益效果在于，即实现了直接得到立体网状结构的电极材料，避免了制备得到粉料后进行压制成型或其他方式得到一定形状的电极，即实现得到立体网状结构的电极材料及具有立体结构，同时孔隙率高，孔隙率能够达到65-90％；
43、同时通过水热反应过程中温度120℃-180℃，实现制备过程中温度不超过200℃，实现得到的电极中的掺杂硫的石墨烯不会出现被氧化现象且不会出现掺杂硫的石墨烯内部结构发生变化。