淀物的烘烤温度控制在900 °C，烘烤时间为0.5h。镁热还原时温度控制在850°C，时间为lh，二氧化娃与镁的摩尔比为1:2.2。其它未列出的组分、参数和步骤与实施例1相同。
[0052]把制备得到的纳米复合电极材料加入SBR胶/CMC粘合剂和导电炭黑(质量比为6:2:2)，混合均匀成膏状物，涂覆在铜箔上，在110°C下烘干，与镍酸锂正极、隔膜组合成纽扣电池。电解液为溶有LiPFj^碳酸酯溶液。电池测试结果为100次循环后，电池容量为1100mAh/g.
[0053]实施例4
[0054]氧化石墨和二氧化硅纳米结构的制备步骤与实施例1相同，但用十二烷基溴化铵代替十六烷基溴化铵，用氨水代替NaOH,在氨水溶液中的浸泡时间为I天；用六胺代替十二胺，用乙烯基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的混合物(质量比1:1)代替正硅酸乙酯，氧化石墨、六胺与乙烯基三甲氧基硅烷/甲基三乙氧基硅烷的混合物之间的质量比为1:3:30，搅拌时间为6h，沉淀物在空气中干燥的温度为30°C，相对湿度为80%，干燥时间为10天。沉淀物的烘烤温度为700°C，处理时间为4h。镁热还原在Ar气保护下进行，温度控制在900°C，时间为5h。其它未列出的组分、参数和步骤与实施例1相同。
[0055]把制备得到的纳米复合电极材料加入SBR胶/CMC粘合剂和导电炭黑(质量比为6:2:2)，混合均匀成膏状物，涂覆在铜箔上，在100°C下烘干，与钒酸锂正极、隔膜组合成纽扣电池。电解液为溶有LiPFj^碳酸酯溶液。电池测试结果为50次循环后，电池容量为1200mAh/g.
[0056]实施例5
[0057]氧化石墨和二氧化硅纳米结构的制备步骤与实施例1相同，但用六烷基溴化铵代替十六烷基溴化铵，用六胺代替十二胺，用正硅酸甲酯和甲基三甲氧基硅烷的混合物(质量比1:1)代替正硅酸乙酯，氧化石墨、六胺与正硅酸甲酯/甲基三甲氧基硅烷混合物之间的质量比为1:3:30，搅拌时间为8h。沉淀物在空气中干燥的温度为40°C，相对湿度为60%,干燥时间为15天。沉淀物的烘烤温度控制在750°C。镁热还原时温度控制在800°C。其它未列出的组分、参数和步骤与实施例1相同。
[0058]把制备得到的纳米复合电极材料加入SBR胶/CMC粘合剂和导电炭黑(质量比为6:2:2)，混合均匀成膏状物，涂覆在铜箔上，在110°C下烘干，与镍钴酸锂正极、隔膜组合成纽扣电池。电解液为溶有LiPFj^碳酸酯溶液。电池测试结果为50次循环后，电池容量为1120mAh/g.
[0059]实施例6
[0060]氧化石墨和二氧化硅纳米结构的制备步骤与实施例1相同，但用十八烷基氯化铵代替十六烷基溴化铵，用六胺代替十二胺，用正硅酸乙酯和正硅酸甲酯的混合物(质量比I:1)代替正硅酸乙酯，氧化石墨、六胺与正硅酸乙酯/正硅酸甲酯混合物之间的质量比为1:5:50，搅拌时间为8h。沉淀物的烘烤温度控制在500°C。镁热还原时温度控制在650°C。其它未列出的组分、参数和步骤与实施例1相同。
[0061]把制备得到的纳米复合电极材料加入SBR胶/CMC粘合剂和导电炭黑(质量比为6:2:2)，混合均匀成膏状物，涂覆在铜箔上，在110°C下烘干，与锂钴锰镍三元氧化物正极、隔膜组合成纽扣电池。电解液为溶有LiPFj^碳酸酯溶液。电池测试结果为50次循环后，电池容量为1130mAh/g.
[0062]以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
【主权项】
1.一种石墨烯-硅纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a.提供氧化石墨； b.在氧化石墨的层间嵌入长链表面活性剂使氧化石墨的层间的间距增大； c.将层间嵌入长链表面活性剂的氧化石墨、烷基胺类化合物和硅酸酯类化合物混合、搅拌l_12h，其中，氧化石墨、烷基胺类化合物、硅酸酯类化合物之间的质量比为1:1-5:20-50，搅拌过程中在氧化石墨的层间发生水解缩合反应形成中孔二氧化硅纳米结构，之后收集沉淀物，将所述沉淀物于空气中，10-40°C下干燥1-30天； d.干燥后的沉淀物在惰性气体保护下，于500-900°C下烘烤0.5-6h ; e.通过镁热还原反应使烘烤后的沉淀物中的二氧化硅纳米结构转化为硅纳米粒子，同时使氧化石墨转化为石墨烯，得到石墨烯-硅纳米复合材料。2.如权利要求1所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b进一步包括:将氧化石墨置于长链表面活性剂的碱性水溶液中浸泡1-5天使长链表面活性剂嵌入氧化石墨的层间从而使氧化石墨的层间的间距增大。3.如权利要求2所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述长链表面活性剂的碱性水溶液是将长链表面活性剂溶解于碱性水溶液中所形成。4.如权利要求2或3所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述长链表面活性剂为有机季铵盐，所述有机季铵盐的结构式为R-N+ (CH3) 3X，其中R为C6-C18的烷烃基，X为氯原子或溴原子；所述碱性水溶液为NaOH、KOH或者氨的水溶液。5.如权利要求1或2所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b还包括:将层间的间距增大的氧化石墨置于空气中，在10-40°C，相对湿度为10-80%的条件下干燥1-30天。6.如权利要求1所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c中的所述烷基胺类化合物的结构式为R-NH2, R为C3-C18的烷烃基。7.如权利要求1所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c中的所述硅酸酯类化合物的结构式为(R1-O)3SiR2，其中，&为甲基或乙基，R 2为甲基、乙基、乙烯基、甲氧基、乙氧基、胺丙基或巯基丙基。8.如权利要求1所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤d中的所述惰性气体为氮气或氩气。9.如权利要求1所述的石墨稀-娃纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤e中的所述镁热还原反应是指烘烤后的沉淀物与镁粉按照二氧化硅与镁的摩尔比为1:1.5-2.2混合后，于650-900°C，惰性气体保护下反应l-10h。
【专利摘要】本发明提供一种石墨烯-硅纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：a.提供氧化石墨；b.在氧化石墨的层间嵌入长链表面活性剂使氧化石墨的层间的间距增大；c.将氧化石墨、烷基胺类化合物和硅酸酯类化合物混合、搅拌1-12h，之后收集沉淀物，干燥；d.干燥后的沉淀物在惰性气体保护下，于500-900℃下烘烤0.5-6h；e.通过镁热还原反应使烘烤后的沉淀物中的二氧化硅纳米结构转化为硅纳米粒子，得到石墨烯-硅纳米复合材料。本发明的石墨烯-硅纳米复合材料的制备方法不需要通过超声或热冲击把氧化石墨剥离成单层或者几层氧化石墨烯，避免了氧化剥离法中分散、剥离等繁琐的步骤及该些步骤对石墨烯结构的损害，可以大大减少对石墨烯导电性能的损害。
【IPC分类】B82Y40/00, H01M4/38, H01M4/62, B82Y30/00
【公开号】CN105161696
【申请号】CN201510401922
【发明人】魏良明, 柴双志, 魏浩
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月9日