【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学储能装置，特别是涉及一种硅碳负极材料及其制备方法、负极片和电化学储能装置。
技术介绍
1、硅碳负极材料因其较高的理论比容量，已成为下一代锂离子电池负极材料研究的重点。但是，现有成熟应用的硅碳负极材料仍然面临很多挑战，尤其是采用硅碳负极材料制备负极浆料的过程中，硅碳负极材料中的纳米硅会与水反应产生氢气，具体反应式为：si+4h2o＝h4sio4+2h2↑，不仅造成了极大的安全隐患，而且会导致负极片出现气孔、划痕和掉料等问题，影响负极片性能。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种硅碳负极材料及其制备方法、负极片和电化学储能装置；采用所述硅碳负极材料制备负极片时，不仅能够使制备过程安全性更高，而且制备得到的负极片的性能更加优异。
2、一种硅碳负极材料，包括：硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的温敏型聚合物，当所述硅碳负极材料所处的温度条件小于所述温敏型聚合物的临界溶解温度时，所述硅碳负极材料呈现疏水性，当所述硅碳负极材料所处的温度条件大于所述温敏型聚合物的临界溶解温度时，所述硅碳负极材料呈现亲水性。
3、在其中一个实施例中，所述温敏型聚合物的临界溶解温度为40℃-65℃。
4、在其中一个实施例中，所述温敏型聚合物由式(i)、式(ⅱ)、式(ⅲ)以及式(ⅳ)中的至少两种单体聚合得到：
5、
6、式(i)中，r1-r3独立的选自未取代的-h、c1-c30的烷基、c3-c30的环烷基、c3-c30的
7、式(ⅱ)中，r4选自未取代的-h、c1-c30的烷基、c3-c30的环烷基、c3-c30的烯基、c3-c30的炔基、c6-c30的芳香基、c3-c30的杂环基、c5-c30的杂芳香基，或者，选自含有至少一个杂原子或具有取代基的c1-c30的烷基、c3-c30的环烷基、c3-c30的烯基、c3-c30的炔基、c6-c30的芳香基、c3-c30的杂环基、c5-c30的杂芳香基，其中，所述杂原子选自o、s、n、si、p中的至少一种，所述取代基选自卤素原子、c1-c20直链或支链的烷基、c3-c20的环烷基、c1-c20直链或支链的烷氧基、c6-c30的芳香基、c5-c30的杂芳香基中的至少一种，r5选自-h或其中，r选自-h、含有酰胺基团的c1-c30的烷基、含有酰胺基团的c3-c30的环烷基、含有酰胺基团的c3-c30的烯基、含有酰胺基团的c3-c30的炔基、含有酰胺基团的c6-c30的芳香基、含有酰胺基团的c3-c30的杂环基或含有酰胺基团的c5-c30的杂芳香基；
8、式(ⅲ)中，r6选自氰基或苯基；
9、式(ⅳ)中，r7选自1-丁烯基或2-氨基己酸基。
10、在其中一个实施例中，式(i)中，r1选自-h或甲基，r2选自nh(ch2)a或o(ch2)b，r3选自(ch2)c，a选自so3-，其中，a、b分别独立的为2或3，c为2、3或4；
11、及/或，式(ⅱ)中，r4选自-h或甲基，r5选自-h、
12、及/或，式(ⅲ)中，r6选自氰基；
13、及/或，式(ⅳ)中，r7选自2-氨基己酸基。
14、在其中一个实施例中，所述硅碳负极材料还包括粘结剂，所述粘结剂包覆在所述硅碳材料表面，所述温敏型聚合物包覆在所述粘结剂表面。
15、一种如上述所述的硅碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
16、提供温敏型聚合物；
17、将硅碳材料与所述温敏型聚合物在水中进行混合并干燥，得到硅碳负极材料。
18、在其中一个实施例中，将硅碳材料与所述温敏型聚合物在水中进行混合的步骤中，还加入粘结剂。
19、在其中一个实施例中，将式(i)、式(ⅱ)、式(ⅲ)以及式(ⅳ)中的至少两种单体溶于有机溶剂中，并加入引发剂进行聚合反应，聚合反应完成后进行干燥得到所述温敏型聚合物。
20、在其中一个实施例中，得到所述温敏型聚合物的步骤中，还满足以下条件中的至少一个：
21、(1)聚合反应的温度为30℃-100℃，聚合物反应的时间为30min-3000min；
22、(2)所述有机溶剂选自二甲基亚砜、四氢呋喃中的至少一种；
23、(3)所述干燥方式选自真空干燥或冷冻干燥。
24、在其中一个实施例中，将硅碳材料与所述温敏型聚合物在水中进行混合并干燥的步骤中，还满足以下条件中的至少一个：
25、(1)所述硅碳材料与所述温敏型聚合物的质量比为100:0.1-100:10；
26、(2)混合的转速为100rpm/min-5000rpm/min，混合的时间为10min-300min；
27、(3)混合的温度为30℃-90℃；
28、(4)所述干燥方式选自真空干燥、烘干或喷雾干燥，干燥温度为80℃-250℃。
29、一种包括上述所述的硅碳负极材料的负极片。
30、一种包括上述所述的负极片的电化学储能装置。
31、温敏型聚合物能够根据温度变化实现可逆变化，本专利技术通过选择亲-疏水性根据温度发生变化的温敏型聚合物，并将温敏型聚合物包覆在硅碳材料的表面，使得所述硅碳负极材料所处的温度条件小于温敏型聚合物的临界溶解温度时，硅碳负极材料呈现疏水性。进而，采用本专利技术所述硅碳负极材料制备负极片，当匀浆的温度小于所述温敏型聚合物的临界溶解温度时，硅碳负极材料呈现疏水性，能够有效减少硅与水的接触，降低因硅与水发生反应而产生的氢气量，使得制备过程安全性更高，同时，还能够减少制备得到的负极片的气孔、划痕和掉料等问题，提高负极片的性能。
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1.一种硅碳负极材料，其特征在于，包括：硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的温敏型聚合物，当所述硅碳负极材料所处的温度条件小于所述温敏型聚合物的临界溶解温度时，所述硅碳负极材料呈现疏水性，当所述硅碳负极材料所处的温度条件大于所述温敏型聚合物的临界溶解温度时，所述硅碳负极材料呈现亲水性。
2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述温敏型聚合物的临界溶解温度为40℃-65℃。
3.根据权利要求1-2任一项所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述温敏型聚合物由式(I)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)以及式(Ⅳ)中的至少两种单体聚合得到：
4.根据权利要求3所述的硅碳负极材料，其特征在于，式(I)中，R1选自-H或甲基，R2选自NH(CH2)a或O(CH2)b，R3选自(CH2)c，A选自SO3-，其中，a、b分别独立的为2或3，c为2、3或4；
5.根据权利要求1-2任一项所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料还包括粘结剂，所述粘结剂包覆在所述硅碳材料表面，所述温敏型聚合物包覆在所述粘结剂表面。
6.一种如权利要求1-5
7.根据权利要求6所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，将硅碳材料与所述温敏型聚合物在水中进行混合的步骤中，还加入粘结剂。
8.根据权利要求6或7所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，将式(I)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)以及式(Ⅳ)中的至少两种单体溶于有机溶剂中，并加入引发剂进行聚合反应，聚合反应完成后进行干燥得到所述温敏型聚合物。
9.根据权利要求8所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，得到所述温敏型聚合物的步骤中，还满足以下条件中的至少一个：
10.根据权利要求6所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，将硅碳材料与所述温敏型聚合物在水中进行混合并干燥的步骤中，还满足以下条件中的至少一个：
11.一种包括权利要求1-5任一项所述的硅碳负极材料的负极片。
12.一种包括权利要求11所述的负极片的电化学储能装置。
...【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极材料，其特征在于，包括：硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的温敏型聚合物，当所述硅碳负极材料所处的温度条件小于所述温敏型聚合物的临界溶解温度时，所述硅碳负极材料呈现疏水性，当所述硅碳负极材料所处的温度条件大于所述温敏型聚合物的临界溶解温度时，所述硅碳负极材料呈现亲水性。
2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述温敏型聚合物的临界溶解温度为40℃-65℃。
3.根据权利要求1-2任一项所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述温敏型聚合物由式(i)、式(ⅱ)、式(ⅲ)以及式(ⅳ)中的至少两种单体聚合得到：
4.根据权利要求3所述的硅碳负极材料，其特征在于，式(i)中，r1选自-h或甲基，r2选自nh(ch2)a或o(ch2)b，r3选自(ch2)c，a选自so3-，其中，a、b分别独立的为2或3，c为2、3或4；
5.根据权利要求1-2任一项所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料还包括粘结剂，所述粘结剂包覆在所述硅碳材料表面，所述温敏型聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿赢定，叶翠翠，杜宁，卢陈杰，林宗玺，周怡，岳敏，
申请(专利权)人：碳一新能源杭州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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