【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极领域，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。
技术介绍
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、本专利技术的目的在于，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
2、根据本专利技术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、本专利技术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、根据本专利技术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、本专利技术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、所述硫酸的质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极，其特征在于，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；
2.根据权利要求1所述的一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极，其特征在于，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％。
3.根据权利要求1所述的一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极，其特征在于，所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极厚度为2-10mm。
4.一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求4所述的一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，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
7.根据权利要求4所述的一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液制备方法，包括以下步骤：
8.根据权利要求4所述的一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，所述电极材料浆料的制备包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，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。
10.根据权利要求9所述的一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，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：
...【技术特征摘要】
1.一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极，其特征在于，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；
2.根据权利要求1所述的一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极，其特征在于，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％。
3.根据权利要求1所述的一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极，其特征在于，所述一氧化硅复合硫掺杂石墨烯负极厚度为2-10mm。
4.一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种一氧化硅复合硫掺杂石墨烯电极制备方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求4所述的一种一氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：綦开宇，邵长涛，韦其红，王洪升，高文秋，杨显锋，刘小俊，翟萍，苏通，于海杰，
申请(专利权)人：山东工业陶瓷研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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