【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种负极材料、制备方法、负极浆料、负极极片和电池。
技术介绍
1、现有硅基负极材料中，由于c@siox作为负极材料使用时，首次嵌锂过程会发生体积膨胀，并且有不可逆的硅酸锂及氧化锂生成，导致电极材料的结构破坏和较低的初始库伦效率。此外，使用预锂化技术时在电极充放电循环活化前添加少量锂源，可以弥补固体电解质界面(sei)膜形成过程中的发生副反应消耗的锂源，在一定程度上改善硅材料的结构稳定性，减少体积膨胀带来的损害，但多余的锂盐导致其在水系浆料体系中碱性偏高，致使si微晶在碱性偏高的水溶液环境中容易产生h2，影响后续涂布工艺，导致锂离子电池性能不理想。
2、公开号为cn115136359a的专利，其通过喷涂、浸涂、离心或使用所谓的刮刀法在其电极材料表面涂布聚合物或聚合物/锂盐混合物，用于对电极材料的修饰，以改善电极材料的特性。但其所使用的聚合物或聚合物/锂盐混合物引发条件较高，部分的水分以结晶水的形态存在于聚合物或聚合物/锂盐混合物涂层材料中，去除水分增大了合成过程中的成本。另外包覆层具有较厚、不均匀、不完整的特点，限制了负极材料电化学性能的提升。
3、公开号为cn115663186a的专利，其将反应单体加入去离子水中混合均匀后，通过带有特定离子交换树脂的色谱柱层析，经过旋蒸得到特定的单离子导体单体材料；然后将特定的单离子导体单体材料和引发剂一起添加到有机溶剂中，混合均匀得到单离子导体聚合物前驱体溶液；最后将单离子导体聚合物前驱体溶液均匀涂覆在负极极片表面，在设定条件下引发聚合，得到单离子导体聚合
技术实现思路
1、本专利技术为了克服现有技术中siox负极材料体积膨胀大、与电解质副反应多、与包覆主体材料反应动力学差等造成包覆不均匀等技术缺陷，提供了一种负极材料、制备方法、负极浆料、负极极片和电池。本专利技术的负极材料可减轻颗粒内部的机械应力变化，改善了循环稳定性和安全性，其制备方法简单易操作，成本低。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种负极材料，其包括硅基材料和预锂聚合物包覆层，所述的预锂聚合物包覆层包括聚合物和氟代磺酸基锂盐；所述聚合物包括聚α-氰基丙烯酸乙酯和聚丙烯酸。
4、本专利技术中，所述硅基材料可为硅氧材料(siox)、碳包覆的硅氧材料(c@siox)或纳米硅碳复合材料。
5、其中，所述硅氧材料的化学式可为siox，x＝0.9-1.1，例如1。
6、其中，所述碳包覆的硅氧材料的碳源可为碳氢气相碳源，例如乙醇、苯、甲烷、丙烯、乙炔和甲苯中的一种或多种。
7、其中，所述碳包覆的硅氧材料可具有所述碳氢气相碳源沉积后形成的孔隙。
8、其中，所述碳包覆的硅氧材料中的碳层的质量可占碳包覆的硅氧材料的质量的2％-4％，例如3％。
9、其中，所述纳米硅碳复合材料中的纳米硅可占所述纳米硅碳复合材料的质量的8％-10％。
10、其中，所述纳米硅碳复合材料中，纳米硅的尺寸优选为2-10nm。
11、本专利技术中，所述硅基材料的形貌优选为颗粒状介孔结构。
12、本专利技术中，所述硅基材料的尺寸可从几纳米到几十微米，较佳地为1-15μm。
13、本专利技术中，所述硅基材料一般具有小比表面积，较佳地小于80m2/g，例如小于40m2/g。
14、本专利技术中，所述预锂聚合物包覆层的厚度范围可为5-50nm。
15、本专利技术中，所述预锂聚合物包覆层的质量与所述硅基材料的质量之比可为(0.5-3):100。
16、本专利技术中，所述聚丙烯酸的平均分子量(mw)为本领域常规，可为2000-3000000g/mol，例如45000g/mol。
17、本专利技术中，所述氟代磺酸基锂盐可为双(三氟甲磺酰基)亚氨基锂(litfsi)、双(氟磺酰基)亚氨基锂(lifsi)、双(五氟乙基磺酰基)亚氨基锂(libeti)和三氟甲磺酸锂(liso3cf3)(litf)中的一种或几种。
18、本专利技术中，所述氟代磺酸基锂盐和所述聚丙烯酸的质量比可为(1.5-2):1。
19、本专利技术中，所述聚α-氰基丙烯酸乙酯与“所述氟代磺酸基锂盐和所述聚丙烯酸”的质量比可为1:(1-3)。
20、第二方面，本专利技术提供了一种如上所述的负极材料的制备方法，其包括以下步骤：
21、s1、将氟代磺酸基锂盐、聚丙烯酸与有机溶剂混合；
22、s2、将α-氰基丙烯酸乙酯与步骤s1中混合物混合；
23、s3、将硅基材料与步骤s2中混合物混合，蒸干。
24、本专利技术中，步骤s1中，所述混合可在干燥的保护性气氛下进行。所述保护性气氛是指不参与反应的气氛，例如氮气、氩气或其他惰性气体。
25、其中，所述混合的环境中，h2o可≤0.5ppm，o2可≤0.5ppm。
26、所述混合可在手套箱内进行。
27、本专利技术中，步骤s1中，所述氟代磺酸基锂盐和所述聚丙烯酸的质量比可为(1.5-2):1，例如2:1。
28、本专利技术中，步骤s1中，所述氟代磺酸基锂盐如所述负极材料中所述。
29、本专利技术中，步骤s1中，所述聚丙烯酸如所述负极材料中所述。
30、本专利技术中，步骤s1中，所述有机溶剂一般为低沸点有机溶剂，例如丙酮、乙酸乙酯、乙醚、甲苯和氯仿中的一种或几种。
31、本专利技术中，步骤s1中，所述有机溶剂与“所述氟代磺酸基锂盐和所述聚丙烯酸”的用量比可为100ml:(0.0250-0.1125)g，例如100ml:0.025g、100ml:0.0333g、100ml:0.0375g、100ml:0.05g、100ml:0.0666g、100ml:0.075g、100ml:0.1g或100ml:0.1125g。
32、本专利技术中，较佳地，步骤s1中所有反应物完全溶解后进行步骤s2。
33、本专利技术中，步骤s2中，所述混合的环境为室温，所述室温通常指10-30℃。
34、本专利技术中，步骤s2中，所述混合时，可进行搅拌。
35、其中，所述搅拌的转速可为200-250r/min。
36、本专利技术中，步骤s2中，所述α-氰基丙烯酸乙酯可通过滴加的方式加入。
37、本专利技术中，步骤s2中，所述α-氰基丙烯酸乙酯与“所述氟代磺酸基锂盐和所述聚丙烯酸”的质量比可为1:(1-3)，例如1:1、1:2或1:3。
38、本专利技术中，较佳地，步骤s2中所有反应物完全溶解后进行步骤s3。
39、本专利技术中，步骤s3中，所述混合时，可进行搅拌。
【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，其包括硅基材料和预锂聚合物包覆层，所述的预锂聚合物包覆层包括聚合物和氟代磺酸基锂盐；所述聚合物包括聚α-氰基丙烯酸乙酯和聚丙烯酸。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述硅基材料为硅氧材料、碳包覆的硅氧材料或纳米硅碳复合材料；所述硅氧材料的化学式优选为SiOx，x＝0.9-1.1，例如1；所述碳包覆的硅氧材料的碳源优选为碳氢气相碳源，例如乙醇、苯、甲烷、丙烯、乙炔和甲苯中的一种或多种；所述碳包覆的硅氧材料较佳地具有所述碳氢气相碳源沉积后形成的孔隙；所述碳包覆的硅氧材料中的碳层的质量较佳地占碳包覆的硅氧材料的质量的2％-4％，例如3％；所述纳米硅碳复合材料中的纳米硅较佳地占所述纳米硅碳复合材料的质量的8％-10％；所述纳米硅碳复合材料中，纳米硅的尺寸优选为2-10nm；
3.一种负极材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述混合在干燥的保护性气氛下进行；所述保护性气氛为氮气、氩气或其他惰性气体；所述混合的环境中，H2O较佳地≤0.
5.一种负极材料，其特征在于，其由权利要求3或4所述的负极材料的制备方法制备得到。
6.一种负极浆料，其特征在于，其包括如权利要求1、2和5中任一项所述的负极材料、导电剂、粘结剂和溶剂；所述负极材料、所述导电剂和所述粘结剂的质量比较佳地为70:20:10；所述导电剂较佳地为导电炭黑；所述溶剂较佳地为水；所述负极浆料的固含量较佳地为30-35wt％，例如30.7wt％。
7.一种负极极片，其特征在于，其采用如权利要求5或6所述的负极浆料制得。
8.根据权利要求7所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片的制备方法包括：将所述负极浆料涂覆在集流体上，干燥；所述涂覆较佳地为单面涂覆；所述涂覆时，较佳地采用150μm涂布器；所述集流体优选为铜箔；铜箔的厚度优选为8-10μm。
9.一种电池，其特征在于，其包括如权利要求7或8所述的负极极片、正极极片、隔膜和电解液。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述正极极片包括正极材料；所述正极材料优选为磷酸铁锂或磷酸锰铁锂；
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，其包括硅基材料和预锂聚合物包覆层，所述的预锂聚合物包覆层包括聚合物和氟代磺酸基锂盐；所述聚合物包括聚α-氰基丙烯酸乙酯和聚丙烯酸。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述硅基材料为硅氧材料、碳包覆的硅氧材料或纳米硅碳复合材料；所述硅氧材料的化学式优选为siox，x＝0.9-1.1，例如1；所述碳包覆的硅氧材料的碳源优选为碳氢气相碳源，例如乙醇、苯、甲烷、丙烯、乙炔和甲苯中的一种或多种；所述碳包覆的硅氧材料较佳地具有所述碳氢气相碳源沉积后形成的孔隙；所述碳包覆的硅氧材料中的碳层的质量较佳地占碳包覆的硅氧材料的质量的2％-4％，例如3％；所述纳米硅碳复合材料中的纳米硅较佳地占所述纳米硅碳复合材料的质量的8％-10％；所述纳米硅碳复合材料中，纳米硅的尺寸优选为2-10nm；
3.一种负极材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述混合在干燥的保护性气氛下进行；所述保护性气氛为氮气、氩气或其他惰性气体；所述混合的环境中，h2o较佳地≤0.5ppm，o...
【专利技术属性】
技术研发人员：周波，吴玉虎，李宇飞，丁晓阳，李春洁，
申请(专利权)人：宁波杉杉硅基材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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