【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电化学储能领域，尤其是涉及一种硅碳复合材料、应用所述硅碳复合材料的二次电池以及应用所述二次电池的电子装置。
技术介绍
1、近年来，二次电池(如锂离子电池)在新能源汽车和大规模储能领域得到了迅猛发展。然而，二次电池在充电过程中，负极表面形成的s ei膜会发生分解并产气，且影响锂离子电池的循环性能。
技术实现思路
1、本申请提供一种能够提高循环性能的硅碳复合材料。
2、另，本申请还提供一种应用硅碳复合材料的二次电池和电子装置。
3、本申请提供一种硅碳复合材料，包括硅基体以及至少部分位于硅基体上的第一层，第一层包括导电剂和硅氧有机物。
4、当本申请的硅碳复合材料应用于二次电池时，硅氧有机物中的硅氧基团(s i-o-)能够与电解液的氢氟酸(hf)发生反应，进而减少或消除hf对硅基体的刻蚀，提高硅基体与电解液的界面稳定性，提升二次电池的循环性能；同时也可以减少hf对s ei膜的腐蚀，从而提高s ei膜的稳定性。再者，硅氧有机物在提高s ei膜的稳定性的同时，还能够抑制s ei膜中溶剂的分解，减少s ei膜中的有机组分，进而实现s e i膜的高压稳定性，减少析锂，并减少二次电池过放时s e i膜的分解产气，改善二次电池过放时的产气问题。第一层中加入导电剂利于提高硅碳复合材料的界面导电性，从而利于提高硅碳复合材料的动力学性能。硅碳复合材料中结合硅氧有机物和导电剂，使得硅碳复合材料在具有良好的循环性能、膨胀性能以及动力学性能。同时，硅氧有机物能够形成网
5、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，硅氧有机物包括聚甲基氢硅氧烷、聚倍半硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。该硅氧烷和硅烷能够减少或消除hf对硅基体的刻蚀，提高硅基体与电解液的界面稳定性，进而提升二次电池的循环性能，还能减少析锂并减少二次电池过放时sei膜的分解产气，改善二次电池过放时的产气问题。
6、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，导电剂包括单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种。该导电剂具有较好的导电性，利于提高硅碳复合材料的导电性，因此可为活性离子提供良好的传输通道，提高二次电池的充放电效率和循环寿命。基于第一方面，在一些可能的实施方式中，硅基体包括硅碳材料。硅碳材料可包括多孔碳材料和分散于多孔碳材料上的单质硅，多孔碳材料用于抑制单质硅在循环过程中的体积膨胀。
7、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，硅基体和导电剂的质量比为100：(0.5～0.9)。利于在提高硅碳复合材料的导电性的同时还具有较好的比容量，并使得包覆后的硅碳复合材料具有优异的动力学性能。
8、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，导电剂和硅氧有机物的质量比为(0.5～5)：2。利于硅氧有机物充分包覆于硅基体上，利于提高硅氧有机物包覆于硅基体上的完整性，从而以充分减少电解液对硅基体的刻蚀，并使得硅碳复合材料具有良好的导电性，使得硅碳复合材料兼具良好的动力学性能和循环性能。
9、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，导电剂为线状结构，导电剂的平均直径为y nm，0.5≤y≤20，利于在提高导电剂的分散性的同时提高硅碳复合材料的电导率，从而提高硅碳复合材料的倍率性能和循环性能。导电剂的平均长度为l nm，500≤l≤1000。利于在提高导电剂的分散性的同时使得活性离子具有良好的长程导电能力，提高硅碳复合材料的动力学性能。
10、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，硅碳复合材料的粒径dv50为dμm，4≤d≤13，利于减小硅碳复合材料与电解液的副反应，提高硅碳复合材料的循环性能并改善二次电池过充时的放气问题。
11、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，第一层的厚度为h nm，5≤h≤100，利于在使得硅碳复合材料具有较好的克容量的同时，还可使得第一层能够保护硅基体并改善二次电池过充时的放气问题。
12、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，h和dv50之间满足关系式：0.55≤h/d≤12.5，利于使得硅碳复合材料兼具较好的倍率性能和循环性能，还利于提升硅碳复合材料和电解液的界面稳定性，进而改善在二次电池过充时sei膜的产气问题。
13、基于第一方面，硅基体包括硅碳材料，硅碳材料包括硅元素和碳元素，基于硅基体中硅元素和碳元素的质量之和，硅元素的质量占比为41.8％至57.9％。利于使得硅基体具有良好的导电性的同时，利于发挥硅基体中硅的容量贡献，并使得硅碳复合材料具有良好的循环性能。
14、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，导电剂的平均直径为y nm，1≤h/y≤25。利于第一层具有一定的厚度的同时，还具有良好的导电性，利于改善二次电池的循环稳性能、能量密度并改善二次电池的过放产气。
15、本申请第二方面还提供一种二次电池，包括电芯，电芯包括负极极片、正极极片和电解液，负极极片还包括硅碳复合材，硅碳复合材料中硅氧有机物能够提高硅基体与电解液的界面稳定性，并减少在二次电池过放下sei膜的分解产气，提升二次电池的循环性能并改善二次电池的产气性能。
16、基于第二方面，在一些可能的实施方式中，在电芯电压为3v至3.95v时电芯的厚度为h0，电芯放电至0.5v时电芯的厚度为h2，0.58<h2/h0≤1.36。电芯内部的产气问题得到改善，其可保持良好的稳定性，从而提高二次电池的循环性能和使用寿命。
17、本申请第三方面提供一种电子装置，包括二次电池。二次电池为电子装置供电，二次电池中包括硅碳复合材料，能够提高二次电池的循环寿命，进而提高电子装置的使用寿命。
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1.一种硅碳复合材料，其特征在于，包括硅基体以及至少部分位于所述硅基体上的第一层，所述第一层包括导电剂和硅氧有机物。
2.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅氧有机物包括聚甲基氢硅氧烷、聚倍半硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
3.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述导电剂包括单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种；
4.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅基体和所述导电剂的质量比为100:(0.5～0.9)；所述导电剂和所述硅氧有机物的质量比为(0.5～5):2。
5.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述导电剂为线状结构，所述导电剂的平均直径为y nm，0.5≤y≤20；所述导电剂的平均长度为L nm，500≤L≤1000。
6.如权利要求1至5中任一项所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅碳复合材料满足以下条件中的至少一者：
7.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述第一层的厚度为Hnm，所述导电剂的平均直径为ynm，
8.一种二次电池，包括电芯，其特征在于，所述电芯包括负极极片、正极极片和电解液，所述负极极片还包括如权利要求1至7中任一项所述的硅碳复合材料。
9.如权利要求8所述的二次电池，其特征在于，在所述电芯电压为3V至3.95V时所述电芯的厚度为H0，所述电芯放电至0.5V时所述电芯的厚度为H2，0.58<H2/H0≤1.36。
10.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合材料，其特征在于，包括硅基体以及至少部分位于所述硅基体上的第一层，所述第一层包括导电剂和硅氧有机物。
2.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅氧有机物包括聚甲基氢硅氧烷、聚倍半硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
3.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述导电剂包括单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种；
4.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述硅基体和所述导电剂的质量比为100:(0.5～0.9)；所述导电剂和所述硅氧有机物的质量比为(0.5～5):2。
5.如权利要求1所述的硅碳复合材料，其特征在于，所述导电剂为线状结构，所述导电剂的平均直径为y nm，0.5≤y≤20；所述导电剂的平均...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，苏义松，谢远森，葛童，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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