【技術實現步驟摘要】
本公開涉及一種負極活性材料，尤其涉及一種經雙離子高分子修飾的負極活性材料。此外，本公開還涉及此種負極活性材料的應用。
技術介紹
1、隨著科技迅速發(fā)展與能源短缺的問題，儲能技術的開發(fā)與提升一直是業(yè)界積極開發(fā)的課題。鋰離子電池(lithium?ion?batteries，libs)因為兼具高能量密度、高電容、高電壓、無記憶效應等特性，近年來已被廣泛應用于諸如智能型手機、筆記本電腦等電子產品中。
2、為提升鋰離子電池的特性，目前已有對鋰離子電池的電極材料進行表面修飾或包覆的相關研究。現有其中一種技術手段是在正極材料上涂覆有機糖，再加熱去氫，留下碳導電涂層，藉此增加正極材料電子導電度；而現有另一種技術手段則是于石墨表面上包覆瀝青，經過高溫熱處理將包覆層石墨化，以增進石墨的克容量及性能。
3、然而，鋰離子電池另有一項待解決的技術問題是如何提升首次庫倫效率(initialcoulomb?efficiency，ice)，即鋰離子電池在首次充放電循環(huán)中放電容量與充電容量的比值。目前導致ice下降的原因有二，其一是固體電解質界面膜(solid?electrolyteinterface，sei)的生成，其二是負極發(fā)生不可逆的嵌鋰反應。上述已知的表面修飾或包覆方法雖能提升導電度或克容量，但未知是否有利于提升鋰離子電池的ice。
4、因此，目前仍有待提出有別于以往的表面修飾或包覆方法，以期能更進一步提升鋰離子電池的效能。
技術實現思路
1、本公開其中一目的在于提出一種針
2、為達到前述目的，本公開提供一種經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其包含負極活性粉體以及包覆該負極活性粉體的納米級雙離子高分子披覆層(nano-scaledzwitterion?polymer?coating?layer)。
3、本公開利用納米級雙離子高分子披覆層包覆該負極活性粉體，由于此披覆層中的雙離子高分子(zwitterion?polymer)同時具有正、負離子官能基而具有高極性的特點，故此披覆層可供離子穿透并減少溶劑在充放電過程中進入負極活性粉體與其反應的機會。另外，此納米級雙離子高分子披覆層還可扮演如以往鋰離子電池經過充電作業(yè)后在電極表面所生成的sei膜的作用，故能避免因生成sei膜造成不可逆的電容量損耗，有利于提升庫倫效率、甚至是首次庫倫效率(ice)，并增加電池的循環(huán)壽命。此外，本公開利用此披覆層中雙離子高分子中的雙離子結構可形成一離子傳導通道，有利于離子的嵌入和脫出，也有助于提升電池的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。
4、除此之外，本公開經雙離子高分子修飾的負極活性材料浸泡于電池中的電解液或溶劑時不會發(fā)生膨潤作用，顯示納米級雙離子高分子披覆層不會吸收電解液或溶劑，可避免鋰離子電池經多次充放電循環(huán)后發(fā)生膨脹作用而劣化電池的穩(wěn)定性和安定性。
5、依據本公開，負極活性粉體可為鈦酸鋰(lithium-titanate，lto)粉體、含碳材料粉體或含硅材料粉體。具體而言，負極活性粉體可為lto粉體、中間相碳微球(meso?carbonmicro?beads，mcmb(例如：介相石墨碳微球))粉體、人造石墨粉體、天然石墨粉體、硬碳粉體、軟碳粉體、純硅粉體、氧化硅(siox)粉體、碳化硅(sic)粉體或其組合，但并非僅限于此。該負極活性粉體的粒徑可為10nm至30μm。
6、依據本公開，雙離子高分子中的正離子官能基可以是一級胺基(-nh2)、二級胺基(-nhr)、三級胺基(-nr2)或四級胺基(-nr3+)等正電荷基團，負離子官能基可以是羧酸根(-coo-)、磺酸根(-so3-)、磷酸根(-po4-)等負電荷基團。于其中一實施例，正離子官能基的數量和負離子官能基的數量可為相同或不同。
7、于其中一實施例中，該雙離子高分子可為羧酸化幾丁聚醣(carboxylatedchitosan)，其同時具有-nh2的正離子官能基以及羧酸根的負離子官能基。具體而言，羧酸化幾丁聚醣可為o-羧甲基幾丁聚醣(o-carboxymethyl?chitosan，ccs)，但并非僅限于此。
8、于另一實施例中，該雙離子高分子可為經含雙離子結構的單體修飾的多醣及其衍生物，該含雙離子結構的單體可為羧基甜菜堿甲基丙烯酸酯(carboxybetainemethacrylate，cbma)、磷基甜菜堿甲基丙烯酸酯(phophobetaine?methacrylate，pbma)、磺基甜菜堿甲基丙烯酸酯(sulfobetaine?methacrylate，sbma)或其組合，該多醣及其衍生物可為纖維素、瓊脂、海藻酸、淀粉、肝醣、肝素、硫酸角質素、幾丁質(chitin，ch)、幾丁聚醣(chitosan，cs)、羧甲基纖維素(carboxymethy1?cellulose，cmc)、羧酸化幾丁聚醣、磷酸化幾丁聚醣(phosphorylated?chitosan，pcs)或其組合，但并非僅限于此。
9、于其中一實施例，該納米級雙離子高分子披覆層的厚度可為10納米至1000納米。于其他實施例，納米級雙離子高分子披覆層的厚度可為10納米至100納米。
10、于其中一實施例，該納米級雙離子高分子披覆層相對于負極活性粉體的重量百分比為0.005wt％至10wt％。于其他實施例，該納米級雙離子高分子披覆層相對于負極活性粉體的重量百分比可為0.1wt％至3wt％。
11、為達到前述目的，本公開還提供一種經雙離子高分子修飾的負極活性材料的制法，其包含下列步驟：
12、將負極活性粉體加入雙離子高分子水溶液中；以及
13、于80℃至90℃下進行交聯(lián)反應，干燥后制得經雙離子高分子修飾的負極活性材料，該經雙離子高分子修飾的負極活性材料包含負極活性粉體以及包覆該負極活性粉體的納米級雙離子高分子披覆層。
14、依據本公開，通過前述制法可使雙離子高分子交聯(lián)后可單獨形成一納米級雙離子高分子披覆層，此納米級雙離子高分子披覆層會包覆于負極活性粉體的表面，進而利用此雙離子高分子對負極活性粉體進行表面修飾。利用本公開的制法可在進行交聯(lián)反應的同時使納米級雙離子高分子披覆層包覆于負極活性粉體的表面，故能確保納米級雙離子高分子披覆層緊密包覆于負極活性粉體外而不溶于溶劑或水。據此，通過在負極活性粉體外包覆納米級雙離子高分子披覆層，可有利于離子的嵌入和脫出、減少不可逆反應和延長電池的循環(huán)壽命，從而提升電池的整體效能。
15、于其中一實施例中，該制法包含：
16、令幾丁聚醣進行羧酸化反應，得到第一反應溶液；
17、將該第一反應溶液的酸堿值調整至ph?2至ph?10；以及
18、以分子量為6000至10000的透析袋進行透析，得到該雙離子高分子水溶液。于此實施例中，該雙離子高分子水溶液中的雙離子高分子可為羧酸化幾丁聚醣。
19、于另一實施例本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，包含負極活性粉體以及包覆該負極活性粉體的納米級雙離子高分子披覆層。
2.如權利要求1所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，該納米級雙離子高分子披覆層的厚度為10納米至1000納米。
3.如權利要求1所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，該納米級雙離子高分子披覆層的材料包含雙離子高分子，該雙離子高分子具有正離子官能基和負離子官能基，該正離子官能基選自于下列所組成的群組：一級胺基、二級胺基、三級胺基及四級胺基，該負離子官能基選自于下列所組成的群組：羧酸根、磺酸根及磷酸根。
4.如權利要求1所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，該雙離子高分子為羧酸化幾丁聚醣，或者該雙離子高分子為經含雙離子結構的單體修飾的多醣及其衍生物，該含雙離子結構的單體系選自于下列所組成的群組：羧基甜菜堿甲基丙烯酸酯、磷基甜菜堿甲基丙烯酸酯、磺基甜菜堿甲基丙烯酸酯及其組合，該多醣及其衍生物系選自于下列所組成的群組：纖維素、瓊脂、海藻酸、淀粉、肝醣、肝素、硫酸角質素、幾丁質、幾丁聚醣、羧
5.如權利要求1所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，負極活性粉體系選自于下列所組成的群組：鈦酸鋰粉體、中間相碳微球粉體、人造石墨粉體、天然石墨粉體、硬碳粉體、軟碳粉體、純硅粉體、氧化硅粉體、碳化硅粉體及其組合。
6.一種負極，其特征在于，包含如權利要求1至5中任一項所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料。
7.一種電池，其特征在于，包含如權利要求6所述的負極。
8.如權利要求7所述的電池，其特征在于，該電池為液態(tài)鋰離子電池或固態(tài)鋰離子電池。
...【技術特征摘要】
1.一種經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，包含負極活性粉體以及包覆該負極活性粉體的納米級雙離子高分子披覆層。
2.如權利要求1所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，該納米級雙離子高分子披覆層的厚度為10納米至1000納米。
3.如權利要求1所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，該納米級雙離子高分子披覆層的材料包含雙離子高分子，該雙離子高分子具有正離子官能基和負離子官能基，該正離子官能基選自于下列所組成的群組：一級胺基、二級胺基、三級胺基及四級胺基，該負離子官能基選自于下列所組成的群組：羧酸根、磺酸根及磷酸根。
4.如權利要求1所述的經雙離子高分子修飾的負極活性材料，其特征在于，該雙離子高分子為羧酸化幾丁聚醣，或者該雙離子高分子為經含雙離子結構的單體修飾的多醣及其衍生物，該含雙離子結構的單體系選...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：溫添進，鄭宗田，
申請(專利權)人：創(chuàng)芯科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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