【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，具体是一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法。
技术介绍
1、随着新能源行业的快速发展，人们对于电池的续航能力的追求逐渐提高。其中，锂电池因其卓越的高能量密度特性，在新能源领域得到了迅猛的发展。
2、锂电池的负极材料绝大部分为石墨，尽管石墨拥有很高的理论充放电容量，但存在膨胀系数大等问题，会导致卷芯变形、电极与隔膜间形成空洞、负极颗粒产生微裂纹。为解决这系列问题，硅氧材料应运而生，现有技术中，采用碳热还原法、化学气相沉积法，可以制备出高质量的硅氧薄膜或涂层，但设备成本较高，且需要精确控制反应条件，制备出的硅氧材料性能可能存在较大的波动，难以保证一致性。
3、综上所述，解决上述问题，制备一种硅氧负极材料具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法：包括以下步骤：
4、步骤1：将siox材料加入至纯水中，加入聚甲基丙烯酸甲酯乳液、导电聚合物材料搅拌均匀，转移至反应釜中进行反应，过滤、烘干，得到改性siox材料；
5、步骤2：将改性siox材料用于制备硅氧负极材料。
6、较为优化地，所述聚甲基丙烯酸甲酯乳液中固体含量为14.5~15.5%；所述siox材料与聚甲基丙
7、较为优化地，所述siox材料与导电聚合物材料的质量比为95~115：1。
8、较为优化地，步骤1中，所述反应的条件为：在180~200℃下烘烤12~16h；
9、所述步骤2的具体步骤为：将改性siox材料、粘结剂、导电剂混合均匀，得到负极浆料；将负极浆料涂覆在集流体上，在100~120℃下干燥12~16h，得到硅氧负极材料。
10、较为优化地，所述负极浆料的原料包括质量比为8：1：1的改性siox材料、粘结剂、导电剂。
11、较为优化地，所述集流体包括铜箔；所述集流体的厚度为6~10μm。
12、较为优化地，所述粘结剂包括la型水性粘结剂和含硅型粘结剂中一种或两种。
13、较为优化地，所述粘结剂由la型水性粘结剂和含硅型粘结剂组成，含硅型粘结剂占粘结剂总量的20~30wt%。
14、较为优化地，所述含硅型粘结剂的制备方法为：
15、步骤1：（1）氮气气氛下，将双氨基硅烷低聚物、三亚乙基四胺、2-(甲基丙烯酸)乙酯-3,5-二氨基苯甲酸、硫代羰基二咪唑加入至n-甲基吡咯烷酮中，在25~35℃下反应18~24小时，加入苯丙醇封端，后处理，得到含硅中间体；
16、步骤2：将含硅中间体、巯基苯胺、巯基硅氧烷、偶氮二异丁腈（aibn）加入至n,n-二甲基甲酰胺（dmf）中，室温下紫外光照2~3小时，洗涤、干燥，得到含硅型粘结剂。
17、进一步方案中，所述后处理的具体过程为：封端后，使用加入丙酮稀释，随后加入使用乙酸乙酯沉淀、洗涤并以7000~8500r/min离心10~15min，重复2~3次、干燥，随后在80~90℃下干燥12~15小时，得到含硅中间体。
18、较为优化地，所述含硅中间体的原料包括以下组分：按质量份数计，5~6份双氨基硅烷低聚物、2~3份三亚乙基四胺、4~5份硫代羰基二咪唑、4~5份2-(甲基丙烯酸)乙酯-3,5-二氨基苯甲酸、2~3份苯丙醇、80~100份n-甲基吡咯烷酮；
19、所述含硅型粘结剂的原料包括以下组分：按质量份数计，14~16份含硅中间体、2~3份巯基苯胺、1~2份巯基硅氧烷、0.1~0.12份偶氮二异丁腈（aibn）、80~100份n,n-二甲基甲酰胺（dmf）。
20、方案中，在粘结剂中引入含硅型粘结剂，有效增强负极浆料分散性的同时提高粘结性，从而提高负极材料的电性能。
21、其中，含硅型粘结剂是以双氨基的硅烷低聚物为基础，通过与三亚乙基四胺、2-(甲基丙烯酸)乙酯-3,5-二氨基苯甲酸、硫代羰基二咪唑通过氢键作用，形成动态氢键粘结剂；并利用2-(甲基丙烯酸)乙酯-3,5-二氨基苯甲酸的不饱和基团，后续通过巯基点击化接枝巯基苯胺、巯基硅氧烷，得到含硅型粘结剂。
22、其中，含硅型粘结剂，通过氨基反应和咪唑环交联形成的网络结构，能够有效增加活性物质（如siox）与集流体之间的粘附力，降低热应力影响，减少充放电过程中活性物质的脱落和粉化，从而提高电池的充放电效率。
23、含有的硅烷链段与siox材料具有良好的亲和性，同时硅链具有耐热和韧性，有助于保持负极材料的结构完整性，使其在循环过程中能够更好地承受体积膨胀和收缩带来的应力，减少在充放电循环中的结构变化，进一步提升充放电效率，延长电池的使用寿命。
24、含有的特殊结构（如咪唑环等）还具有一定的电子传输能力，进一步促进负极材料的电子传导。含有的苯胺结构可以提高与改性siox材料的相似相容性；而含有的硅氧烷可以促进导电剂的分散，从提高浆料的分散性，提高形成均匀交联的网络，提高离子迁移性，增加电性能。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
26、1、方案中采用常规的一步水热法制备得到改性siox材料，将常规的硅氧（siox）材料溶于水中，通过水热合成法进行聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）及导电聚合物材料的掺杂，聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）因其独特的“核壳”结构以及高粘结性，使得改性后的硅氧材料能够拥有更低的电阻和优异的稳定性。
27、2、方案中通过导电聚合物材料的引入不仅能够提高常规硅氧材料的导电性，改善电池端的首次充放电效率；而且优异的粘结性可以进一步提高硅氧材料的循环稳定性。
28、3、方案中，通过在粘结剂中引入含硅型粘结剂，进一步提高正极浆料的分散性、粘结性和热稳定性和离子迁移性，提高交联结构的柔韧性和弹性，降低内阻，减少裂纹和断裂，提高电性能和电循环稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯乳液中固体含量为14.5~15.5%；所述SiOx材料与聚甲基丙烯酸甲酯乳液中固体的质量比为115~135：1。
3.根据权利要求1所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述SiOx材料与导电聚合物材料的质量比为95~115：1。
4.根据权利要求1所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述反应的条件为：在180~200℃下烘烤12~16h；
5.根据权利要求4所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述负极浆料的原料包括质量比为8：1：1的改性SiOx材料、粘结剂、导电剂。
6.根据权利要求4所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述集流体包括铜箔；所述集流体的厚度为6~10μm。
7
8.根据权利要求7所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述粘结剂由LA型水性粘结剂和含硅型粘结剂组成，含硅型粘结剂占粘结剂总量的20~30wt%。
9.根据权利要求7所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述含硅型粘结剂的制备方法为：
10.根据权利要求9所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述含硅中间体的原料包括以下组分：按质量份数计，5~6份双氨基硅烷低聚物、2~3份三亚乙基四胺、4~5份硫代羰基二咪唑、4~5份2-(甲基丙烯酸)乙酯-3,5-二氨基苯甲酸、2~3份苯丙醇、80~100份N-甲基吡咯烷酮；
...【技术特征摘要】
1.一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯乳液中固体含量为14.5~15.5%；所述siox材料与聚甲基丙烯酸甲酯乳液中固体的质量比为115~135：1。
3.根据权利要求1所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述siox材料与导电聚合物材料的质量比为95~115：1。
4.根据权利要求1所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述反应的条件为：在180~200℃下烘烤12~16h；
5.根据权利要求4所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循环性能的制备方法，其特征在于：所述负极浆料的原料包括质量比为8：1：1的改性siox材料、粘结剂、导电剂。
6.根据权利要求4所述的一种改善硅氧负极材料充放电效率及循...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜实，李学法，张国平，
申请(专利权)人：扬州纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。