本发明专利技术提供一种硅碳壳壳纳米复合材料，其包括多个硅碳壳壳纳米颗粒，其中硅碳壳壳纳米颗粒包括：壳体结构以及多个填充颗粒，其中壳体结构由石墨烯材料构成的中空结构，壳体结构的尺寸为100纳米至100微米；多个填充颗粒由硅纳米材料组成，设置在壳体结构内，填充颗粒的尺寸为5纳米至500纳米。本发明专利技术还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法以及对应的锂离子电池电极。子电池电极。子电池电极。
【技术实现步骤摘要】
硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极
[0001]本专利技术涉及电池领域，特别涉及一种硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极。
技术介绍
[0002]随着可穿戴设备的日趋普及，工业互联网的快速推广，远程医疗对便携医学检测和治疗设备因新冠疫情的广泛需求，以及5G通讯技术和边缘计算的迅速发展，充电电池产业面临前所未有的机遇和挑战。
[0003]其中锂离子电池具有高电压、能量密度大、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应以及环境效益好等优点。其中负极材料是决定锂离子可逆容量与循环寿命的关键因素。
[0004]锂与石墨化的碳材料形成的插入化合物的电位与金属锂的电位相差不到0.5伏，且具有优越的循环性能，使其代替金属锂作为锂离子充电电池的负极成为可能。
[0005]但是现有的硅碳化合物材料的稳定性较差且制备难度较大，因此导致现有的锂离子电池电极以及电极材料的制作成本偏高。故需要提供一种硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极解决上述技术问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术提供一种硅碳壳壳纳米复合材料、制作方法及锂离子电池电极，以解决现有的锂离子电池电极以及电极材料的制作成本偏高的技术问题。
[0007]本专利技术实施例提供一种硅碳壳壳纳米复合材料，其包括多个硅碳壳壳纳米颗粒，其中所述硅碳壳壳纳米颗粒包括：
[0008]壳体结构，由石墨烯材料构成的中空结构，所述壳体结构的尺寸为100纳米至100微米；
[0009]多个填充颗粒，由硅纳米材料组成，设置在所述壳体结构内，所述填充颗粒的尺寸为5纳米至500纳米。
[0010]在本专利技术所述的硅碳壳壳纳米复合材料，其中所述壳体结构的尺寸为5微米至100微米；所述填充颗粒的尺寸为50纳米至200纳米。
[0011]本专利技术实施例还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其包括：
[0012]将硅纳米颗粒、羧酸化石墨烯以及氨基化石墨烯在水中混合，以形成材料混合液；
[0013]通过在所述材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述材料混合液的pH值为设定值，从而得到材料自组装混合液；
[0014]将所述材料自组装混合液静置设定时间，以形成硅碳壳壳纳米混合液；
[0015]对所述硅碳壳壳纳米混合液进行过滤和干燥处理，得到所述硅碳壳壳纳米颗粒。
[0016]在本专利技术所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法中，所述通过在所述材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述材料混合液的pH值为设定值，从而得到材料自组装混合液的步骤具体为：
[0017]通过在所述材料混合液中添加盐酸溶液或氢氧化钠溶液，使得所述材料混合液的pH值为7
‑
9，从而得到材料自组装混合液。
[0018]在本专利技术所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法中，所述将所述材料自组装混合液静置设定时间，以形成硅碳壳壳纳米混合液的步骤具体为：
[0019]将所述材料自组装混合液静置5
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60分钟，以形成硅碳壳壳纳米混合液。
[0020]在本专利技术所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法中，所述硅碳壳壳纳米混合液中所述羧酸化石墨烯以及所述氨基化石墨烯基于离子键自组装，形成包裹所述硅纳米颗粒的硅碳壳壳纳米颗粒。
[0021]本专利技术实施例还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其包括：
[0022]将硅纳米颗粒、羧酸化氧化石墨烯以及氨基化氧化石墨烯在水中混合，以形成第一氧化材料混合液；
[0023]通过在所述第一氧化材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述第一材料混合液的pH值为7
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9，从而得到第一氧化材料自组装混合液；
[0024]将所述第一氧化材料自组装混合液静置5
‑
60分钟，以形成第一氧化硅碳壳壳纳米混合液；其中所述第一氧化硅碳壳壳纳米混合液中所述羧酸化氧化石墨烯以及所述氨基化氧化石墨烯基于离子键自组装，形成包裹所述硅纳米颗粒的第一氧化硅碳壳壳纳米颗粒；
[0025]对所述第一氧化硅碳壳壳纳米混合液进行过滤和干燥处理，得到第一氧化硅碳壳壳纳米颗粒；
[0026]在氮气或氦气环境中对所述第一氧化硅碳壳壳纳米颗粒进行高温处理，以将所述第一氧化硅碳壳壳纳米颗粒中的氧化石墨烯还原为石墨烯，进而得到所述硅碳壳壳纳米颗粒。
[0027]本专利技术实施例还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其包括：
[0028]将氧化硅纳米颗粒、羧酸化石墨烯以及氨基化石墨烯在水中混合，以形成第二氧化材料混合液；
[0029]通过在所述第二氧化材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述第二材料混合液的pH值为7
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9，从而得到第二氧化材料自组装混合液；
[0030]将所述第二氧化材料自组装混合液静置5
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60分钟，以形成第二氧化硅碳壳壳纳米混合液；其中所述第二氧化硅碳壳壳纳米混合液中所述羧酸化石墨烯以及所述氨基化石墨烯基于离子键自组装，形成包裹所述氧化硅纳米颗粒的第二氧化硅碳壳壳纳米颗粒；
[0031]对所述第二氧化硅碳壳壳纳米混合液进行过滤和干燥处理，得到第二氧化硅碳壳壳纳米颗粒；
[0032]对所述第二氧化硅碳壳壳纳米颗粒进行电化学还原反应，以将所述第二氧化硅碳壳壳纳米颗粒中的氧化硅纳米颗粒还原为硅纳米颗粒，进而得到所述硅碳壳壳纳米颗粒。
[0033]本专利技术实施例还提供一种硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其包括：
[0034]将氧化硅纳米颗粒、羧酸化氧化石墨烯以及氨基化氧化石墨烯在水中混合，以形成第三氧化材料混合液；
[0035]通过在所述第三氧化材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述第三材料混合液的pH值为7
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9，从而得到第三氧化材料自组装混合液；
[0036]将所述第三氧化材料自组装混合液静置5
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60分钟，以形成第三氧化硅碳壳壳纳米
混合液；其中所述第三氧化硅碳壳壳纳米混合液中所述羧酸化氧化石墨烯以及所述氨基化氧化石墨烯基于离子键自组装，形成包裹所述氧化硅纳米颗粒的第三氧化硅碳壳壳纳米颗粒；
[0037]对所述第三氧化硅碳壳壳纳米混合液进行过滤和干燥处理，得到第三氧化硅碳壳壳纳米颗粒；
[0038]对所述第三氧化硅碳壳壳纳米颗粒进行电化学还原反应，以将所述第三氧化硅碳壳壳纳米颗粒中的氧化硅纳米颗粒还原为硅纳米颗粒；随后在氮气或氦气环境中对所述第三氧化硅碳壳壳纳米颗粒进行高温处理，以将所述第三氧化硅碳壳壳纳米颗粒中的氧化石墨烯还原为石墨烯，进而得到所述硅碳壳壳纳米颗粒。
[0039]本专利技术实施例还提供一种使用上述的硅碳壳壳纳米复合材料制作的锂离子电池电极。
[0040]本专利技术相较于现有技术，其有益效果为：本专利技术基于石墨烯构成的壳体结构以及硅纳米材料构成的填充颗粒形成硅碳壳壳纳米颗粒，降低了硅碳化合物材料的制备难度，降本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅碳壳壳纳米复合材料，其特征在于，包括多个硅碳壳壳纳米颗粒，其中所述硅碳壳壳纳米颗粒包括：壳体结构，由石墨烯材料构成的中空结构，所述壳体结构的尺寸为100纳米至100微米；多个填充颗粒，由硅纳米材料组成，设置在所述壳体结构内，所述填充颗粒的尺寸为5纳米至500纳米。2.根据权利要求1所述的硅碳壳壳纳米复合材料，其特征在于，所述壳体结构的尺寸为5微米至100微米；所述填充颗粒的尺寸为50纳米至200纳米。3.一种权利要求1所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其特征在于，包括：将硅纳米颗粒、羧酸化石墨烯以及氨基化石墨烯在水中混合，以形成材料混合液；通过在所述材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述材料混合液的pH值为设定值，从而得到材料自组装混合液；将所述材料自组装混合液静置设定时间，以形成硅碳壳壳纳米混合液；对所述硅碳壳壳纳米混合液进行过滤和干燥处理，得到所述硅碳壳壳纳米颗粒。4.根据权利要求3所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其特征在于，所述通过在所述材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述材料混合液的pH值为设定值，从而得到材料自组装混合液的步骤具体为：通过在所述材料混合液中添加盐酸溶液或氢氧化钠溶液，使得所述材料混合液的pH值为7
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9，从而得到材料自组装混合液。5.根据权利要求3所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其特征在于，所述将所述材料自组装混合液静置设定时间，以形成硅碳壳壳纳米混合液的步骤具体为：将所述材料自组装混合液静置5
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60分钟，以形成硅碳壳壳纳米混合液。6.根据权利要求3所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其特征在于，所述硅碳壳壳纳米混合液中所述羧酸化石墨烯以及所述氨基化石墨烯基于离子键自组装，形成包裹所述硅纳米颗粒的硅碳壳壳纳米颗粒。7.一种权利要求1所述的硅碳壳壳纳米复合材料的制作方法，其特征在于，包括：将硅纳米颗粒、羧酸化氧化石墨烯以及氨基化氧化石墨烯在水中混合，以形成第一氧化材料混合液；通过在所述第一氧化材料混合液中添加酸性溶液或碱性溶液，使得所述第一材料混合液的pH值为7
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9，从而得到第一氧化材料自组装混合液；将所述第一氧化材料自组装混合液静置5
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60分钟，以形成第一氧化硅碳壳壳纳米混合液；其中所述第一氧化硅碳壳壳纳米混合液中所述羧酸化氧化石墨烯以及所述氨基化氧化石墨烯基于离子键自组装，形成包裹所述硅纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：王德利，
申请(专利权)人：路华置富电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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