本發(fā)明涉及一種含硅的石墨烯復(fù)合材料，特別涉及含硅的石墨烯復(fù)合材料作為高比容量柔性鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)：
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石墨材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于鋰離子電池領(lǐng)域中，但是石墨類負(fù)極材料的理論容量僅為372mAh/g，逐漸不能滿足高能量密度鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且隨著社會的發(fā)展和鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，開發(fā)高比容量的負(fù)極材料極為重要。硅基負(fù)極材料主要包含硅和SiO_x，兩者都具有極高的理論容量和低的脫嵌鋰電位，是目前公認(rèn)最有前景的負(fù)極材料之一，但是硅基負(fù)極材料應(yīng)用過程中面臨嚴(yán)重的缺陷：電導(dǎo)率極差嚴(yán)重影響電池的倍率性能；脫嵌鋰過程中面臨嚴(yán)重的體積膨脹問題，導(dǎo)致電極材料脫落和粉化，電池容量急劇衰退。目前通常將硅基材料進行納米化后分散在碳載體中，解決硅基負(fù)極材料面臨的問題，但是納米材料的團聚問題導(dǎo)致其難以均勻分散在碳載體上，而且缺乏簡單、高效的制備方法。

石墨烯以其獨特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和機械性能，在信息、能源、電子、材料和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。石墨烯基復(fù)合材料在鋰離子電池領(lǐng)域展現(xiàn)出了極為出色的電化學(xué)性能，因此將石墨烯和硅基材料結(jié)合起來，制備一種石墨烯硅基復(fù)合材料，能夠充分發(fā)揮石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性和硅基材料高的比容量，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

但常見的機械混合與熱處理過程都不能有效實現(xiàn)硅納米顆粒與石墨烯的均勻混合。另外，通過抽濾或者冷凍干燥等方法所得到的硅/石墨烯膜強度差，生產(chǎn)成本高，不便于推廣應(yīng)用，而且制得的產(chǎn)品石墨烯與單質(zhì)硅之間結(jié)合不緊密，從而導(dǎo)致單質(zhì)硅在電化學(xué)反應(yīng)過程中仍然比較容易粉化脫落，使循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命受到影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于利用石墨烯優(yōu)異導(dǎo)電性和巨大比表面積，有效地分散納米硅基材料并提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率，克服了硅基負(fù)極材料循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能差、容量發(fā)揮不足的缺陷，而且提供了一種原料廉價易得、生產(chǎn)工藝簡單、可商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的工藝路線，同時得到的復(fù)合材料具有高的機械強度，可以直接應(yīng)用于柔性鋰離子電池負(fù)極材料。

本發(fā)明首先提供一種含硅的石墨烯復(fù)合材料，其中硅基復(fù)合材料為硅粉、SiO_x中的一種或兩種與碳材料、金屬元素中的一種或多種相復(fù)合；石墨烯占整個含硅石墨烯復(fù)合材料質(zhì)量的20％-90％，優(yōu)選為30％-60％；硅基材料占整個復(fù)合材料質(zhì)量的10％-80％，優(yōu)選為40％-70％，進一步地，硅基復(fù)合材料的尺寸為50nm-500nm，優(yōu)選為100nm-200nm；復(fù)合材料的整體形貌根據(jù)柔性鋰離子電池的需求可以調(diào)整為寬度10μm-50mm、厚度10-500μm，長度為10mm-10m。

優(yōu)選地，硅基復(fù)合材料包含硅粉、SiO_x粉、無定形碳、石墨化碳、金屬粉其中的一種或幾種復(fù)合；其中硅粉的粒徑為100nm-10μm，優(yōu)選為200nm-2μm；SiO_x粉的粒徑為200nm-10μm，優(yōu)選為500nm-5μm，0.6≤x≤1.3，優(yōu)選為0.8≤x≤1.1；無定形碳來自分散劑的裂解，含量為1％-20％，優(yōu)選為3％-10％；石墨化碳選自包含但不僅限于下述物質(zhì)的中的一種或多種：鱗片石墨、碳納米管、Super P、科琴黑，含量為1％-40％，優(yōu)選為10％-30％；金屬粉選自包含但不僅限于下述物質(zhì)的中的一種或多種：鋁、鈦、錳、釩、鋯、鎂、鋅或其組合，含量為0.1％-5％，優(yōu)選為0.5％-2％。還優(yōu)選，所述硅基復(fù)合材料由硅粉、SiO_x、鱗片石墨、鋁粉、聚乙烯吡咯烷酮制備得到，最優(yōu)選，硅粉與SiO_x的比為1：1-1.5。

本發(fā)明進一步提供所述含硅的石墨烯復(fù)合材料的制備方法，按照如下步驟制得：

1)利用改性的Hummers法制備一定濃度氧化石墨烯溶液；

2)將硅基復(fù)合材料研磨破碎，并均勻混合，得到納米尺寸的硅基復(fù)合材料，并在惰性氣氛下燒結(jié)；

3)將步驟1)和2)得到的材料超聲攪拌混合，得到分散均勻的懸浮液，并進行真空脫泡處理；

4)配置一定濃度的凝固浴，利用濕法紡絲工藝將步驟3)的懸浮液制成含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料；

5)將步驟4)得到的含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料在氫碘酸或水合肼溶液中還原，溫度80-120℃，時間為1-4h。還原得到含硅的石墨烯復(fù)合材料。

其中步驟1)中制備氧化石墨烯選用的石墨選自下述物質(zhì)的一種：膨脹石墨、鱗片石墨、球形化石墨、Super P、科琴黑，優(yōu)選為膨脹石墨、鱗片石墨；石墨在濃硫酸、高錳酸鉀氧化之前，先超聲剝離，超聲時間為0.5-3h；氧化石墨烯的濃度為2-10g/L，優(yōu)選為4-8g/L。

改性Hummers法具體步驟如下：

(1)在反應(yīng)瓶中加入500-1000mL濃硫酸，10-20g硝酸鈉，80-120g高錳酸鉀，10-20g可膨脹石墨，混合均勻后，在0-4℃下放置24h。

(2)上述溶液在35℃下攪拌30-50min，逐滴滴加1000-2000mL去離子水后，在98℃下保溫反應(yīng)15-30min。加入1000-2000mL去離子水后逐滴滴加30％的雙氧水直至無氣泡產(chǎn)生，得到金黃色懸浮液

(3)上述混合溶液用5％鹽酸和去離子水反復(fù)洗滌除去多余的雜質(zhì)離子，直至pH接近6-7，后50℃下干燥得到氧化石墨。

(4)取氧化石墨粉末溶于去離子水，超聲處理1－3小時，得到均勻的氧化石墨烯溶液。

步驟2)中硅基復(fù)合材料包含硅粉、SiO_x粉、無定形碳、石墨化碳、金屬粉其中的一種或幾種復(fù)合；其中硅粉的粒徑為100nm-10μm，優(yōu)選為200nm-2μm；SiO_x粉的粒徑為200nm-10μm，優(yōu)選為500nm-5μm，0.6≤x≤1.3，優(yōu)選為0.8≤x≤1.1；無定形碳來自分散劑的裂解，含量為1％-20％，優(yōu)選為3％-10％，研磨時任選加入的分散劑選自包含但不僅限于下述物質(zhì)中的一種或多種：淀粉、檸檬酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、蔗糖、葡萄糖、酚醛樹脂、聚丙烯腈、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉，優(yōu)選為葡萄糖、酚醛樹脂、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種組合，石墨化碳選自包含但不僅限于下述物質(zhì)的中的一種或多種：鱗片石墨、碳納米管、Super P、科琴黑，含量為1％-40％，優(yōu)選為10％-30％；金屬粉選自包含但不僅限于下述物質(zhì)的中的一種或多種：鋁、鈦、錳、釩、鋯、鎂、鋅或其組合，含量為0.1％-5％，優(yōu)選為0.5％-2％；研磨設(shè)備為球磨機、砂磨機；納米硅基復(fù)合材料的尺寸為50nm-300nm，優(yōu)選為100nm-200nm。

步驟3)中脫泡方式為真空脫泡，超聲輔助攪拌時間為1-6h，優(yōu)選為2-4h，攪拌機轉(zhuǎn)速為200-800r/min，優(yōu)選為400-600r/min。

步驟4)中凝固浴為甲醇溶液、氯化鉀溶液、殼聚糖溶液、氯化鈣溶液、氫氧化鈉溶液，優(yōu)選為殼聚糖溶液、氯化鉀溶液；蠕動泵進料速度為2-8L/h，收集器的轉(zhuǎn)速為10-100r/min，含硅的石墨烯復(fù)合材料的寬度10μm-50mm、厚度10-500μm，長度為1mm-1m，形貌和尺寸根據(jù)柔性鋰電池的需求可以為線狀、帶狀、薄膜等，拉伸強度為10-200MPa。

本發(fā)明還公開了采用上述方法制備的含硅的石墨烯復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料。

將含硅的石墨烯復(fù)合材料直接壓在銅箔或泡沫鎳集流體上，與金屬鋰、隔膜、有機電解液組裝成鋰離子電池，所述有機電解液為碳酸酯電解液，濃度為0.1-2M，優(yōu)選為1M；所述碳酸酯電解液中，溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一種，優(yōu)選為碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合溶劑，溶質(zhì)為六氟磷酸鋰；隔膜為Celgard 2500隔膜或whatman玻璃纖維隔膜。

本發(fā)明所提供的應(yīng)用是含硅的石墨烯復(fù)合材料作為電池電極材料的應(yīng)用，特別是作為柔性鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的含硅的石墨烯復(fù)合材料形貌可控、柔韌性好、可連續(xù)大規(guī)模制備長達數(shù)米的復(fù)合材料，而且制備方法簡單、成本低。根據(jù)不同柔性鋰離子電池的需求，通過相應(yīng)的濕法紡絲工藝，可以得到任意形狀和尺寸的電極材料，而且高粘度的氧化石墨溶液能夠有效分散硅基納米顆粒，經(jīng)還原后使得含硅的石墨烯復(fù)合材料具有優(yōu)異導(dǎo)電性，將其應(yīng)用于柔性鋰離子電池負(fù)極材料具有容量高、倍率性好的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為實施例1所得含硅的石墨烯復(fù)合材料還原前的掃描電子顯微鏡照片。

圖2為實施例1所得含硅的石墨烯復(fù)合材料還原后的掃描電子顯微鏡照片。

圖3為實施例1所得含硅的石墨烯復(fù)合材料在200mA/g電流密度下，放電50個循環(huán)的容量變化。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明，本發(fā)明并不限于以下實施案例。

下述實施例中所述試驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可以從商業(yè)途徑獲得。

實施例1

1)利用改性的Hummers法制備濃度為6g/L的氧化石墨烯溶液10L。

在反應(yīng)瓶中加入1000mL濃硫酸，20g硝酸鈉，120g高錳酸鉀，20g可膨脹石墨，混合均勻后，在0-4℃下放置24h。

上述溶液在35℃下攪拌30min，逐滴滴加2000mL去離子水后，在98℃下保溫反應(yīng)15min。加入2000mL去離子水后逐滴滴加30％的雙氧水直至無氣泡產(chǎn)生，得到金黃色懸浮液。

上述混合溶液用5％鹽酸和去離子水反復(fù)洗滌除去多余的雜質(zhì)離子，直至pH接近6-7后50℃下干燥得到氧化石墨。

取氧化石墨粉末溶于去離子水，超聲處理1小時，得到均勻的氧化石墨烯溶液。

2)將硅基復(fù)合材料研磨破碎，并均勻混合，得到納米尺寸的硅基復(fù)合材料。

將18g平均粒徑為500nm的硅粉、18g平均粒徑為1μm的SiO_x、18g平均粒徑為5μm的鱗片石墨、2.4g鋁粉、10g聚乙烯吡咯烷酮密封在惰性氣體球磨罐中，球磨24小時，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min。

3)將步驟1)和2)得到的材料超聲攪拌混合，得到分散均勻的懸浮液，并進行真空脫泡處理；

將得到的粉末加入氧化石墨烯溶液中，超聲攪拌12小時，然后將漿料放入真空烘箱中脫泡。

4)配置一定濃度的凝固浴，利用濕法紡絲工藝將步驟3)的懸浮液制成含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料；

配置濃度為0.5％的殼聚糖溶液，并用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH為6，將氧化石墨烯溶液經(jīng)過蠕動泵以4L/h的進料速度進行濕法紡絲，出料口的寬度為300μm，厚度為50μm收集器轉(zhuǎn)速為20r/min，得到含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料。

5)將步驟4)得到的含硅的石墨烯復(fù)合材料在110℃的水合肼中還原2h。

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的石墨烯復(fù)合材料的形貌，熱重分析得到含硅的石墨烯復(fù)合材料中各個組分的含量，其中石墨烯含量占50％，Si含量占15％，SiO_x含量占15％，石墨化碳占15％，無定形碳占3％，金屬粉末占2％，復(fù)合材料的拉伸強度為80MPa，寬度為200μm，厚度為30μm。。

將含硅的石墨烯復(fù)合材料直接作為柔性鋰離子電池負(fù)極材料，以金屬鋰片作為對電極，Celgard2500作為隔膜，1mol/L LiPF₆(溶劑為體積比為1：1的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合液)作為電解液，在氬氣保護的手套箱中組裝成紐扣電池，進行長循環(huán)和倍率性能測試，充放電電壓區(qū)間為0.01～1.0V，電池測試結(jié)果列于表1。

實施例2

采用與實施例1相同的實驗方法和材料，但是濕法紡絲過程中出料口的寬度為1cm，厚度為150μm，水合肼還原后得到寬度為0.8cm，厚度為100μm，拉伸強度為100MPa的帶狀復(fù)合材料。

電池測試方法與實施例1相同，測試結(jié)果列于表1。

實施例3

1)用改性的Hummers法制備濃度為4g/L的氧化石墨烯溶液10L。

2)將硅基復(fù)合材料研磨破碎，并均勻混合，得到納米尺寸的硅基復(fù)合材料；

將20g平均粒徑為300nm的硅粉、15g科琴黑、20g瀝青密封在惰性氣體球磨罐中，球磨24小時，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min。

3)將步驟1)和2)得到的材料超聲攪拌混合，得到分散均勻的懸浮液，并進行真空脫泡處理；

將得到的粉末加入氧化石墨烯溶液中，超聲攪拌12小時，然后將漿料放入真空烘箱中脫泡。

4)配置一定濃度的凝固浴，利用濕法紡絲工藝將步驟3)的懸浮液制成含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料；

配置濃度為1％的殼聚糖溶液，并用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH為6，將氧化石墨烯溶液經(jīng)過蠕動泵以5L/h的進料速度進行濕法紡絲，出料口尺寸與實施1相同，收集器轉(zhuǎn)速為25r/min，得到含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料。

5)將步驟4)得到的含硅的石墨烯復(fù)合材料在110℃的水合肼中還原2h。

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的石墨烯復(fù)合材料的形貌，熱重分析得到含硅的石墨烯復(fù)合材料中各個組分的含量，其中石墨烯含量占55％，Si含量占20％，石墨化碳占15％，無定形碳占10％，復(fù)合材料的拉伸強度為50MPa，寬度為200μm，厚度為20μm。

電池測試方法與實施例1相同，測試結(jié)果列于表1。

實施例4

1)用改性的Hummers法制備濃度為6g/L的氧化石墨烯溶液10L。

2)將硅基復(fù)合材料研磨破碎，并均勻混合，得到納米尺寸的硅基復(fù)合材料；

將36g平均粒徑為1μm的SiO_x、10g平均粒徑為4μm的鱗片石墨、2g碳納米管、4.8g鋅粉、12g酚醛樹脂密封在惰性氣體球磨罐中，球磨24小時，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min。

3)將步驟1)和2)得到的材料超聲攪拌混合，得到分散均勻的懸浮液，并進行真空脫泡處理；

將得到的粉末加入氧化石墨烯溶液中，超聲攪拌12小時，然后將漿料放入真空烘箱中脫泡。

4)配置一定濃度的凝固浴，利用濕法紡絲工藝將步驟3)的懸浮液制成含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料；

配置濃度為1％的殼聚糖溶液，并用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH為6，將氧化石墨烯溶液經(jīng)過蠕動泵以4L/h的進料速度進行濕法紡絲，出料口尺寸與實施例1相同，收集器轉(zhuǎn)速20r/min，得到含硅的石墨烯復(fù)合材料前驅(qū)體。

5)將步驟4)得到的含硅的石墨烯復(fù)合材料在在80℃的氫碘酸中還原2h。

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的石墨烯復(fù)合材料的形貌，熱重分析得到含硅的石墨烯復(fù)合材料中各個組分的含量，其中石墨烯含量占50％，SiO_x含量占30％，石墨化碳占10％，無定形碳占6％，金屬粉末占4％，復(fù)合材料的拉伸強度為70MPa，寬度為200μm，厚度為28μm。

電池測試方法與實施例1相同，測試結(jié)果列于表1。

實施例5

1)用改性的Hummers法制備濃度為4g/L的氧化石墨烯溶液15L。

2)將硅基復(fù)合材料研磨破碎，并均勻混合，得到納米尺寸的硅基復(fù)合材料；

將20g平均粒徑為600nm的硅粉、10g平均粒徑為2μm的SiO_x、1.5g鎂粉、5g科琴黑、10g聚丙烯酸密封在惰性氣體球磨罐中，球磨24小時，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min。

3)將步驟1)和2)得到的材料超聲攪拌混合，得到分散均勻的懸浮液，并進行真空脫泡處理；

將得到的粉末加入氧化石墨烯溶液中，超聲攪拌12小時，然后將漿料放入真空烘箱中脫泡。

4)配置一定濃度的凝固浴，利用濕法紡絲工藝將步驟3)的懸浮液制成含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料；

配置濃度為1％的殼聚糖溶液，并用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH為6，將氧化石墨烯溶液經(jīng)過蠕動泵以6L/h的進料速度進行濕法紡絲，出料口與實施例1相同收集器轉(zhuǎn)速為30r/min，得到含硅的石墨烯復(fù)合材料前驅(qū)體。

5)將步驟4)得到的含硅的石墨烯復(fù)合材料在在80℃的氫碘酸中還原2h；

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的石墨烯復(fù)合材料的形貌，熱重分析得到含硅的石墨烯復(fù)合材料中各個組分的含量，其中石墨烯含量占60％，Si含量占20％，SiO_x含量占10％，石墨化碳占5％，無定形碳占3.5％，金屬粉末占1.5％，復(fù)合材料的拉伸強度為35MPa，寬度為200μm，厚度為20μm。

電池測試方法與實施例1相同，測試結(jié)果列于表1。

實施例6

1)用改性的Hummers法制備濃度為5g/L的氧化石墨烯溶液10L。

2)將硅基復(fù)合材料研磨破碎，并均勻混合，得到納米尺寸的硅基復(fù)合材料；

將5g平均粒徑為300nm的硅粉、35g平均粒徑為1μm的SiO_x、4g鋯粉、5g Super P、16g聚乙烯吡咯烷酮密封在惰性氣體球磨罐中，球磨24小時，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min。

3)將步驟1)和2)得到的材料超聲攪拌混合，得到分散均勻的懸浮液，并進行真空脫泡處理；

將得到的粉末加入氧化石墨烯溶液中，超聲攪拌12小時，然后將漿料放入真空烘箱中脫泡。

4)配置一定濃度的凝固浴，利用濕法紡絲工藝將步驟3)的懸浮液制成含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料；

配置濃度為1％的殼聚糖溶液，并用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH為6，將氧化石墨烯溶液經(jīng)過蠕動泵以6L/h的進料速度進行濕法紡絲，出料口尺寸與實施例2相同，收集器轉(zhuǎn)速為25r/min，得到含硅的氧化石墨烯復(fù)合材料。

5)將步驟4)得到的含硅的石墨烯復(fù)合材料在110℃的水合肼中還原2h。

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的石墨烯復(fù)合材料的形貌，熱重分析得到含硅的石墨烯復(fù)合材料中各個組分的含量，其中石墨烯含量占45％，Si含量占5％，SiO_x含量占35％，石墨化碳占5％，無定形碳占6％，金屬粉末占4％，水合肼還原后得到寬度為0.8cm，厚度為80μm，拉伸強度為75MPa的帶狀復(fù)合材料。

電池測試方法與實施例1相同，測試結(jié)果列于表1。

對比例1

將15g平均粒徑為500nm的硅粉、15g平均粒徑為1μm的SiO_x、65g平均粒徑為5μm的鱗片石墨、2.4g鋁粉、10g聚乙烯吡咯烷酮密封在惰性氣體球磨罐中，球磨24小時，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min，將得到的混合物在氮氣氣氛管式爐中燒結(jié)，煅燒溫度為900℃，燒結(jié)3h。

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的復(fù)合材料的形貌，其形貌為粉末狀材料，熱重分析得到含硅的復(fù)合材料中各個組分的含量，其中Si含量占15％，SiO_x含量占15％，石墨化碳占65％，無定形碳占3％，金屬粉末占2％。

將得到的復(fù)合材料壓在泡沫鎳上作為電極材料，以金屬鋰片作為對電極，Celgard2500作為隔膜，1mol/L LiPF₆(溶劑為體積比為1：1的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合液)作為電解液，在氬氣保護的手套箱中組裝成紐扣電池，進行長循環(huán)和倍率性能測試，充放電電壓區(qū)間為0.01～1.0V，電池測試結(jié)果列于表1。

對比例2

利用改性的Hummers法制備濃度為6g/L的氧化石墨烯溶液10L，向加入60g鱗片石墨，超聲攪拌12小時，然后將漿料放入真空烘箱中脫泡。配置濃度為0.5％的殼聚糖溶液，并用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH為6，將氧化石墨烯溶液經(jīng)過蠕動泵以4L/h的進料速度進行濕法紡絲，殼聚糖凝固浴的轉(zhuǎn)速為20r/min，得到含硅的石墨烯復(fù)合材料前驅(qū)體，將其在氮氣氣氛箱式爐中煅燒，煅燒溫度為600℃，燒結(jié)2h，得到最終含硅的石墨烯復(fù)合材料。

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的石墨烯復(fù)合材料的形貌，其形貌為片狀粉末材料，熱重分析得到含硅的石墨烯復(fù)合材料中各個組分的含量，其中石墨烯含量占50％，石墨化碳占50％。

電池測試方法與對比例1相同，測試結(jié)果列于表1。

對比例3

利用改性的Hummers法制備濃度為6g/L的氧化石墨烯溶液10L。將18g平均粒徑為500nm的硅粉、18g平均粒徑為1μm的SiO_x、18g平均粒徑為5μm的鱗片石墨、2.4g鋁粉、10g聚乙烯吡咯烷酮密封在惰性氣體球磨罐中，球磨24小時，球磨機轉(zhuǎn)速為800r/min，將得到的混合物在氮氣氣氛管式爐中燒結(jié)，煅燒溫度為900℃，燒結(jié)3h，將得到的粉末加入氧化石墨烯溶液中，超聲攪拌12小時，真空干燥機組干燥后，將其在氮氣氣氛箱式爐中煅燒，煅燒溫度為600℃，燒結(jié)2h，得到最終含硅的石墨烯復(fù)合材料。

掃描電子顯微鏡(JEOL-6700F)測試上述條件下得到含硅的石墨烯復(fù)合材料的形貌，其形貌為粉末狀材料；熱重分析得到含硅的石墨烯復(fù)合材料中各個組分的含量，其中石墨烯含量占50％，Si含量占15％，SiO_x含量占15％，石墨化碳占15％，無定形碳占3％，金屬粉末占2％。

電池測試方法與對比例1相同，測試結(jié)果列于表1。

表1