石墨烯/Si/SiOx纳米复合材料的制备与电化学性能研究

编号：NMJS09672

篇名：石墨烯/Si/SiOx纳米复合材料的制备与电化学性能研究

作者：何方方1；毛艳华2

关键词： 石墨烯; 纳米复合材料; 制备; 电化学性能; 锂离子电池;

机构： 1.河南应用技术职业学院2.河南医药健康技师学院

摘要： 研究探索了一种新的制备石墨烯/Si/SiOx(G/Si/SiOx)纳米复合材料的策略。采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）悬浮液；通过原位溶胶-凝胶法，以三乙氧基硅烷为硅源，在酸性条件下与GO反应制备HSQ/GO前驱体，随后在H2/Ar的混合气体环境下进行热还原处理。研究团队对这种纳米复合材料的合成机制、晶体结构与电化学性质进行了详细的分析。所制备的复合材料拥有特殊的纳米级结构，不仅能够有效应对Si纳米粒子在充放电循环中的体积膨胀问题，而且还为电子提供了快速的传输路径。循环伏安测试显示，G/Si/SiOx-2电极的氧化还原峰间距更小，极化程度更低，且循环过程中峰形更稳定，体现出良好的电化学可逆性。当这种复合材料被用作锂离子电池的负极材料时，它表现出了高首次可逆容量、出色的倍率性能以及持久的循环稳定性的特点，这些都是其卓越的储锂能力的体现。研究成功制备了结构与性能协同优化的G/Si/SiOx纳米复合材料，其核心优势源于各组分的协同作用，石墨烯作为导电骨架与体积缓冲层，不仅提供了连续的电子传输通道，还有效缓解了Si 充放电过程中的体积膨胀。此项研究不仅为石墨烯增强的纳米金属材料在能源存储领域的运用提供了坚实的理论与实验基础，同时也为开发新一代具有高性能的锂离子电池负极材料开辟了新的研究途径和视角。