【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池领域，尤其涉及一种复合负极材料及应用其的负极、电池。
技术介绍
1、随着科技的发展，人们对电子设备的依赖程度越来越高，对电池续航能力的要求也越来越高。例如，智能手机的使用频率非常高，如果电池容量小，就需要频繁充电，这给用户带来了不便。因此，提高电池容量可以满足用户对长时间使用电子设备的需求。
2、由于硅是地壳中含量第二的元素，仅次于氧，来源广泛，这有助于降低电池的成本。硅的理论比容量高达4200mah/g，是传统石墨材料的10倍以上，这意味着使用硅材料可以显著提高电池的能量密度，从而提升电池的续航能力。此外，硅的工作电压较低，能够进一步提高电池的能量密度。
3、尽管硅材料在电池中的应用前景广阔，但也面临一些挑战，如硅在充放电过程中体积膨胀收缩变化达320％(石墨仅12％)，会产生较大的机械应力，多次循环后硅颗粒会发生断裂和粉化，造成负极失效。此外，硅与导电剂及负极粘结剂的接触较差，导致电极整体导电性不佳，影响电池的性能。
技术实现思路
1、为了改善电池的电化学性能，本专利技术提供一种复合负极材料及应用其的负极、电池。
2、根据本申请的一个方面，提供一种复合负极材料，该复合负极材料包括负极活性材料以及包覆负极活性材料的导电聚合物，制备导电聚合物的原料包括双噻吩芳香化合物；双噻吩芳香化合物的化学结构式为：其中，a独立地选自h、噻吩环、2-三甲基锡噻吩环、噻唑环中的至少一种；r1、r2、r3、r4、独立地选自h、卤素原子、烷基、烷基锡
3、本专利技术通过利用在负极活性材料包覆苯并二噻吩化合物能够不仅能够增强负极活性材料的导电性能，还可以增强负极活性材料的力学性能，抑制其膨胀。这主要是由于苯并二噻吩化合物具有较大的共轭平面结构，有利于电子的传输，从而提高电池的能量密度和倍率性能。与此同时，苯并二噻吩化合物具有良好刚性和柔性，能够增强负极活性材料的力学性能，从而提高电池的循环性能。
4、优选地，双噻吩芳香化合物包括第一单体、第二单体中的至少一种；其中，第一单体的化学结构为第二单体的化学结构为r1、r2、r3、r4独立地选自卤素原子、烷基中的至少一种。通过第一单体与第二单体聚合所得到的导电聚合物兼具苯并双噻二唑和苯并二噻吩，二者具有更大的共轭平面结构，能够进一步提高电子的传输，从而进一步增强电池的倍率性能。
5、优选地，烷基的碳原子个数≥5。
6、优选地，按照摩尔比计算，第一单体：第二单体＝1～4:1～7。
7、优选地，导电聚合物的分子量6000～40000。
8、优选地，制备导电聚合物的原料还包括二溴噻吩化合物，二溴噻吩化合物的结构式为其中，r7、r8独立地选自h、羧基、烷基中的至少一种。通过引入二溴噻吩化合物可使导电聚合物与负极活性材料之间形成氢键，能够进一步增强复合负极材料的界面稳定性，从而增强电池的循环性能。
9、优选地，双噻吩芳香化合物包括单体i；其中，单体i的化学结构为a独立地选自h、噻吩环中的至少一种；r5、r6独立地选自h、卤素原子、烷基中的至少一种。进一步地，在双噻吩芳香化合物中引入对称的2-三甲基锡噻吩环，进一步提高材料导电性能。
10、优选地，按照摩尔比计算，双噻吩芳香化合物：二溴噻吩化合物＝1:1～3。
11、优选地，导电聚合物的分子量5000～30000。
12、优选地，导电聚合物的制备方法包括如下步骤：s1.在无水无氧条件下，将双噻吩芳香化合物，或双噻吩芳香化合物、二溴噻吩化合物，与有机溶剂混合，随后加入催化剂，在70～125℃下回流反应6～24小时得到第一溶液；s2.随后对第一溶液进行过滤处理，对过滤处理所得到的固体部分使用乙醚洗涤，得到乙醚洗涤液；s3.将乙醚洗涤液与上述过滤步骤得到的滤液混合，加入饱和氟化钾水溶液，经过静置处理后得到有机层；s4.转移有机层，并在有机层中加入饱和氯化钠溶液进行洗涤处理，随后用无水硫酸镁干燥，得到粗产品；s5.使用中性三氧化二铝柱层析法纯化粗产品，其中以正己烷为洗脱剂，得到导电聚合物。
13、优选地，有机溶剂为苯、甲苯、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中的至少一种。
14、优选地，催化剂包括四三苯基膦钯(pd(pph3)4)、二氯二(三苯基磷)合钯(pd(pph3)2cl2)中的至少一种。
15、优选地，在复合负极材料中，负极活性材料的d50为3～10μm，且，导电聚合物的厚度为5～80nm。
16、优选地，负极活性材料包括硅材料。
17、优选地，硅材料包括硅碳。
18、优选地，硅碳中的硅层的厚度为1nm～10nm。
19、优选地，在硅碳的内孔隙、外孔隙中，介孔的占比为45～88％，微孔的占比小于60％，其中孔隙介孔的直径为3～45nm，微孔的孔隙直径为1～2nm。
20、优选地，在负极活性材料中，硅元素的质量含量为30％～80％。
21、优选地，制备复合负极材料包括如下步骤：将导电聚合物溶解于四氢呋喃(thf)溶剂中，配置成质量分数为5～30％的溶液；将负极活性材料加入到上述的溶液中，在40～80℃搅拌4～10小时得到混合溶液；随后将混合液体进行喷雾干燥处理，得到复合负极材料。
22、优选地，喷雾干燥处理的操作参数为：入口温度为100～200℃，出口温度为50-90℃。
23、本专利技术的第二个方面，提供一种负极，改负极包括如上述复合负极材料。
24、本专利技术的第三个方面，提供一种电池，该电池包括如上述负极。
25、优选地，在电池中包括电解液，按照质量含量计算，在电解液中包括1～5％双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、5～10％甲基三氟乙基碳酸酯(femc)。通过搭配上述电解液添加剂，可进一步提高电池的离子电导率。
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1.一种复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料包括负极活性材料以及包覆所述负极活性材料的导电聚合物，制备所述导电聚合物的原料包括双噻吩芳香化合物；所述双噻吩芳香化合物的化学结构式为：
2.如权利要求1所述复合负极材料，其特征在于，所述双噻吩芳香化合物包括第一单体、第二单体中的至少一种；
3.如权利要求2所述复合负极材料，其特征在于，所述烷基的碳原子个数≥5。
4.如权利要求2所述复合负极材料，其特征在于，所述导电聚合物的分子量6000～40000。
5.如权利要求1所述复合负极材料，其特征在于，制备所述导电聚合物的原料还包括二溴噻吩化合物，所述二溴噻吩化合物的结构式为
6.如权利要求5所述复合负极材料，其特征在于，所述双噻吩芳香化合物包括单体I；
7.如权利要求6所述复合负极材料，其特征在于，所述导电聚合物的分子量5000～30000。
8.如权利要求1～7任一项所述复合负极材料，其特征在于，在所述复合负极材料中，所述负极活性材料的D50为3～10μm，且，所述导电聚合物的厚度为5～80nm。
9.一种负极，其特征在于，所述负极包括如权利要求1～8任一项所述复合负极材料。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求9所述负极。
...【技术特征摘要】
1.一种复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料包括负极活性材料以及包覆所述负极活性材料的导电聚合物，制备所述导电聚合物的原料包括双噻吩芳香化合物；所述双噻吩芳香化合物的化学结构式为：
2.如权利要求1所述复合负极材料，其特征在于，所述双噻吩芳香化合物包括第一单体、第二单体中的至少一种；
3.如权利要求2所述复合负极材料，其特征在于，所述烷基的碳原子个数≥5。
4.如权利要求2所述复合负极材料，其特征在于，所述导电聚合物的分子量6000～40000。
5.如权利要求1所述复合负极材料，其特征在于，制备所述导电聚合物的原料还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢英朋，冀亚娟，赵瑞瑞，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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