【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，涉及一种高分子人工sei膜及其制备方法、负极以及锂离子电池。
技术介绍
1、人工sei膜可以为负极材料提供锂离子快速通道，减少活性锂的消耗，用来提升负极材料的倍率性能、提高首次库伦效率。高分子人工sei膜具有较好的弹性和柔性，结构可设计，因此在人工sei膜的开发上极具潜力，但高分子人工sei膜锂离子电导率低，对快充性能无益。
2、cn113851613a提供了一种具有人工sei膜的硅碳负极材料及其制备方法与应用，所述制备方法包括：混合全氟甲基乙烯基醚/马来酸酐/2-乙烯基-1h-苯并咪唑共聚物和硅碳负极材料得混合液，干燥，得到所述具有人工sei膜的硅碳负极材料；所述全氟甲基乙烯基醚/马来酸酐/2-乙烯基-1h-苯并咪唑共聚物为包覆在硅碳负极材料表面的人工sei膜。
3、cn113745519a提供了一种具有人工sei膜的硅基负极材料及其制备方法和应用，所述硅基负极材料包括硅基材料和包覆在硅基材料表面的琼脂糖，所述制备方法包括：将硅基材料和琼脂糖混合后加热，然后进行干燥，得到硅基负极材料。
4、cn112701419a提供一种sei膜材料、制备方法和负极片，所述sei膜材料为功能性聚氨酯-聚苯胺交联网状聚合物和/或功能性聚氨酯-导电聚合物共混物。
5、上述文献中提供的高分子人工sei膜用于负极材料时，一定程度上锂离子电导率较低，很难同时兼顾快充性能和首效。
6、因此，如何提供一种用于负极材料时，同时兼顾快充性能和首效的人工sei膜，是急需解决的技
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种高分子人工sei膜及其制备方法、负极以及锂离子电池。本专利技术提供的高分子人工sei膜，单梳型的膜层结构形成了有序的锂离子通道，同时还提供了锂离子位点，提升了sei膜的锂离子电导率，使其兼顾提升快充性能和提高首效的优势，当其用于负极材料表面时，实现了同时提升了材料的快充性能和首效的效果。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种高分子人工sei膜，所述高分子人工sei膜包括基底以及生长于基底表面的单梳型膜层结构，所述基底包括第一高分子材料和第二高分子材料，所述单梳型膜层结构由第二高分子材料与第三高分子材料脱氢偶联形成，所述第二高分子材料的侧链带有含氢的硅氧烷，所述第三高分子材料的一侧端基含烷基且所述第三高分子材料中含羟基。
4、本专利技术提供的高分子人工sei膜，基底中的第二高分子材料中的含氢硅氧烷与第三高分子材料中的羟基共同脱氢，偶联形成si-o键，且第三高分子材料末端的烷基由于电子云作用，具有互相排斥力，形成了规整的梳齿状结构(即本专利技术提供的单梳型的膜层结构)，相互结合，从而得到了单梳型的膜层结构，在基底的支撑下，单梳结构形成了有序的锂离子通道，同时偶联结构还提供了锂离子位点，提升了sei膜的锂离子电导率，使其兼顾提升快充性能和提高首效的优势，当其用于负极材料表面时，实现了同时提升了材料的快充性能和首效的效果。
5、本专利技术中，基底材料中如果没有第一高分子材料，则无法实现人工sei膜的形成；第二高分子材料中如果不是侧链含氢的硅氧烷，会导致无法与第三高分子材料成键，从而得不到si-o偶联键；第三高分子材料的一侧端基如果不含有烷基，则无法形成规整的梳齿状结构；即本专利技术中的第一高分子材料、第二高分子材料和第三高分子材料缺一不可，协同作用，才可得到具有优异锂离子电导率的sei膜结构。
6、优选地，所述第一高分子材料的侧链带有氰基。
7、优选地，所述第一高分子材料包括聚丙烯腈、聚乙烯丙烯腈或聚芳醚腈中的任意一种或至少两种的组合。
8、优选地，所述第一高分子材料的氰基基团自交联形成了共轭结构。
9、本专利技术中，第一高分子材料自交联形成了共轭结构与单梳型膜层结构共同作用，可以有效改善高分子asei膜的锂离子电导率，使其兼顾提升快充性能和提高首效的优势。
10、优选地，所述第二高分子材料包括聚甲基氢硅氧烷、聚乙基氢硅氧烷或聚氨羟基甲基氢硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合。
11、优选地，所述第三高分子材料包括聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇单乙醚或聚乙二醇丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
12、第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的高分子人工sei膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
13、(1)将第一高分子材料、第二高分子材料和溶剂混合，得到包覆液，将所述包覆液与内核材料混合包覆，得到前驱体材料；
14、(2)将第三高分子材料、催化剂和步骤(1)所述前驱体材料在保护性气氛下进行脱氢偶联反应，得到所述高分子人工sei膜。
15、本专利技术提供的制备方法，先进行基底材料的物理混合，将其包覆于内核材料上(可以为负极材料)，得到前驱体材料，内核材料作为骨架结构，然后进行第三高分子材料的脱氢偶联，实现了sei膜的原位生长，得到了具有单梳型膜层结构的高分子人工sei膜，且制备方法简单，可实现负极材料表面sei膜的原位生成。
16、本专利技术中，第三高分子材料要最后加入，如果直接与包覆液混合，则无法实现规整梳齿状结构的外侧规则生长，得不到单梳型膜层结构。
17、优选地，步骤(1)所述第一高分子材料与第二高分子材料的质量比为100:(0.1～5)，例如100:0.1、1000.5、1001、1001.5、1002、1002.5、1003、1003.5、1004、1004.5或1005等。优选地，步骤(1)所述第二高分子材料的数均分子量为1000～4000，例如1000、1300、1500、1800、2000、2300、2500、2800、3000、3300、3500、3800或4000等。
18、本专利技术中，第二高分子材料的数均分子量过小，不利于si-o偶联键的形成，过大，又会导致成膜困难。
19、优选地，步骤(1)所述溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺和/或n-甲基吡咯烷酮。
20、优选地，步骤(1)所述混合包括：
21、先将第一高分子材料与溶剂进行一次搅拌，再加入第二高分子材料进行二次搅拌。
22、优选地，所述一次搅拌的时间为1～6h，例如1h、2h、3h、4h、5h或6h等。
23、优选地，所述二次搅拌的时间为1～5h，例如1h、2h、3h、4h或5h等。
24、优选地，优选地，步骤(1)所述内核材料与包覆液中的包覆剂的质量比为100:(0.5～1)，例如100:0.5、100:0.6、100:0.7、100:0.8、100:0.9或100:1等。
25、优选地，步骤(1)所述混合包覆包括依次进行一次捏合和二次捏合。
26、优选地，所述一次捏合的时间为1～5h，例如1h、2h、3h、4h或5h等。
27、优选地，所述二次捏本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高分子人工SEI膜，其特征在于，所述高分子人工SEI膜包括基底以及生长于基底表面的单梳型膜层结构，所述基底包括第一高分子材料和第二高分子材料，所述单梳型膜层结构由第二高分子材料与第三高分子材料脱氢偶联形成，所述第二高分子材料的侧链带有含氢的硅氧烷，所述第三高分子材料的一侧端基含烷基且所述第三高分子材料中含羟基。
2.根据权利要求1所述的高分子人工SEI膜，其特征在于，所述第一高分子材料的侧链带有氰基；
3.一种如权利要求1或2所述的高分子人工SEI膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高分子人工SEI膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一高分子材料与第二高分子材料的质量比为100:(0.1～5)；
5.根据权利要求3或4所述的高分子人工SEI膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第三高分子材料和催化剂的质量比为(5～10):(1～3)；
6.根据权利要求3-5任一项所述的高分子人工SEI膜的制备方法，其特征在于，将步骤(2)所述脱氢偶联反应后的产物依次进行洗涤和保护
7.根据权利要求6所述的高分子人工SEI膜的制备方法，其特征在于，所述热处理包括依次进行一次热处理和二次热处理；
8.根据权利要求3-7任一项所述的高分子人工SEI膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括负极内核以及原位包覆于所述负极内核表面的如权利要求1或2所述的高分子人工SEI膜；
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求9所述的负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高分子人工sei膜，其特征在于，所述高分子人工sei膜包括基底以及生长于基底表面的单梳型膜层结构，所述基底包括第一高分子材料和第二高分子材料，所述单梳型膜层结构由第二高分子材料与第三高分子材料脱氢偶联形成，所述第二高分子材料的侧链带有含氢的硅氧烷，所述第三高分子材料的一侧端基含烷基且所述第三高分子材料中含羟基。
2.根据权利要求1所述的高分子人工sei膜，其特征在于，所述第一高分子材料的侧链带有氰基；
3.一种如权利要求1或2所述的高分子人工sei膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高分子人工sei膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一高分子材料与第二高分子材料的质量比为100:(0.1～5)；
5.根据权利要求3或4所述的高分子人...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨乘宇，
申请(专利权)人：湖南中科星城石墨有限公司，
类型：发明
国别省市：
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