本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種硅碳負(fù)極材料，包括：硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的包覆層，所述包覆層的材料包括星型?梳狀聚合物。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及所述硅碳負(fù)極材料的制備方法、負(fù)極片以及電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。本發(fā)明專利技術(shù)的星型?梳狀聚合物能夠包覆在硅碳材料的表面，且能夠互穿纏繞形成具有彈性的聚合物網(wǎng)絡(luò)，從而能夠有效減少硅與水接觸，降低產(chǎn)氣量，且有效降低硅碳負(fù)極材料的體積膨脹，進(jìn)而應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置時(shí)，能夠有效提升電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電化學(xué)性能和安全性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，特別是涉及一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法、負(fù)極片和電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。
技術(shù)介紹
1、目前，硅基材料越來(lái)越多的應(yīng)用于鋰離子電池的負(fù)極材料中，但是，在實(shí)際使用過(guò)程中，硅基材料存在體積膨脹大的問(wèn)題，造成鋰離子電池的循環(huán)容量與壽命都會(huì)迅速衰減，且硅基材料中的硅會(huì)與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，具體反應(yīng)式為：si+4h2o＝h4sio4+2h2↑，從而造成嚴(yán)重的安全隱患，且還會(huì)造成負(fù)極片脫落，影響電池性能。
2、目前針對(duì)硅基材料用于負(fù)極材料時(shí)的產(chǎn)氣問(wèn)題研究較少，一般主要集中于如何設(shè)計(jì)測(cè)量產(chǎn)氣量的裝置，或者，如何減少電解液副反應(yīng)的產(chǎn)氣問(wèn)題，并未涉及如何抑制硅基材料的產(chǎn)氣，從而降低產(chǎn)氣量的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法、負(fù)極片和電化學(xué)儲(chǔ)能裝置；所述硅碳負(fù)極材料體積膨脹小、產(chǎn)氣量少，應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置中能夠有效提升其電化學(xué)性能和安全性。
2、一種硅碳負(fù)極材料，包括：硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的包覆層，所述包覆層的材料包括星型-梳狀聚合物。
3、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述星型-梳狀聚合物還滿足以下至少一個(gè)條件：
4、(1)所述星型-梳狀聚合物的分子量為8000-100000；
5、(2)所述星型-梳狀聚合物的溶度參數(shù)為10j1/2·cm-3/2-50j1/2·cm-3/2。
6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述星型-梳狀聚合物還滿足以下至少一個(gè)條件：
>7、(1)所述星型-梳狀聚合物的每條支臂相同；8、(2)所述星型-梳狀聚合物的每條支臂上的梳狀側(cè)鏈相同；
9、(3)所述星型-梳狀聚合物的支臂上的梳狀側(cè)鏈分布于所述星型-梳狀聚合物的支臂的末端；
10、(4)所述星型-梳狀聚合物的支臂的溶度參數(shù)為20j1/2·cm-3/2-50j1/2·cm-3/2；
11、(5)所述星型-梳狀聚合物的支臂上的梳狀側(cè)鏈的溶度參數(shù)為15j1/2·cm-3/2-30j1/2·cm-3/2。
12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述星型-梳狀聚合物在所述硅碳負(fù)極材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03％-5％。
13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述包覆層的材料還包括導(dǎo)電劑。
14、一種如上述所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：
15、提供星型-梳狀聚合物，并將所述星型-梳狀聚合物和硅碳材料在水中進(jìn)行混合得到漿料，然后干燥得到硅碳負(fù)極材料。
16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述星型-梳狀聚合物的制備方法包括以下步驟：
17、采用星型單體引發(fā)環(huán)氧單體開(kāi)環(huán)，得到星型聚合物，其中，所述星型單體的支臂端基團(tuán)選自羥基、巰基、氨基或羧基；
18、將所述星型聚合物與raft試劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到大分子鏈轉(zhuǎn)移劑；
19、采用所述大分子鏈轉(zhuǎn)移劑調(diào)控苯乙烯類化合物和丙烯酸羥酯類化合物共聚，形成星型嵌段共聚物；
20、采用所述星型嵌段共聚物引發(fā)環(huán)酯單體開(kāi)環(huán)，形成星型-梳狀共聚物。
21、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述星型單體具有三條以上的支臂；
22、及/或，所述星型單體的每條支臂相同；
23、及/或，所述環(huán)氧單體的結(jié)構(gòu)式為其中，r選自烴基、鹵族元素、苯基、單取代苯基或多取代苯基，且所述取代基團(tuán)選自c1-c10的烷基鏈或鹵族元素；
24、及/或，所述苯乙烯類化合物選自苯乙烯、苯乙烯衍生物中的至少一種；
25、及/或，所述丙烯酸羥酯類化合物的結(jié)構(gòu)式為其中，r1選自-h、直鏈烷基、鹵族元素、苯基、單取代苯基或多取代苯基，且所述取代基團(tuán)選自c1-c10的烷基鏈或鹵族元素；r2選自-(ch2)m-m-(ch2)m-，其中，m選自c、n、o、s、p、c＝o、s＝o、-conh-、-nhconh-、-nh-nh-或-coo-，m≥0，r3選自羥基、巰基、羧基、氨基、脲基、硫脲基、酰胺基、磺酸基或膦酸基；
26、及/或，所述環(huán)酯單體選自環(huán)己內(nèi)酯、環(huán)戊內(nèi)酯、環(huán)狀乙烯酯或環(huán)狀丙烯酯中的至少一種。
27、在其中一個(gè)實(shí)施例中，將所述星型-梳狀聚合物和硅碳材料在水中進(jìn)行混合得到漿料的步驟中，還加入導(dǎo)電劑。
28、一種包括上述所述的硅碳負(fù)極材料的負(fù)極片。
29、一種包括上述所述的負(fù)極片的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。
30、一種具有星型-梳狀形貌結(jié)構(gòu)的聚合物在制備具有抑制產(chǎn)氣作用的負(fù)極材料中的用途。
31、本專利技術(shù)的硅碳材料的表面有星型-梳狀聚合物形成的包覆層，所述星型-梳狀聚合物是具有三條以上的支臂，且所述支臂上具有梳狀側(cè)鏈的聚合物。一方面，類似觸角的梳狀側(cè)鏈能夠增加與硅碳材料的結(jié)合概率，建立牢固的黏附界面，從而減少硅碳材料與水的接觸，降低因硅與水發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的氫氣量；另一方面，每條支臂之間能夠互穿纏繞形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，由于聚合物網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的分子間作用力，從而具有較高的彈性，進(jìn)而能夠有效降低硅碳負(fù)極材料的體積膨脹。
32、因此，本專利技術(shù)所述硅碳負(fù)極材料不僅能夠有效降低體積膨脹，還能夠有效減少產(chǎn)氣量，進(jìn)而將所述硅碳負(fù)極材料用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置中，能夠有效改善電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的循環(huán)容量與壽命，提升電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電化學(xué)性能和安全性。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種硅碳負(fù)極材料，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包覆層，所述包覆層的材料包括星型-梳狀聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述星型-梳狀聚合物還滿足以下至少一個(gè)條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述星型-梳狀聚合物還滿足以下至少一個(gè)條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述星型-梳狀聚合物在所述硅碳負(fù)極材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03％-5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述包覆層的材料還包括導(dǎo)電劑。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述星型-梳狀聚合物的制備方法包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述星型單體具有三條以上的支臂；
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，將所述星型-梳狀聚合物和硅碳材料在水中進(jìn)行混合得到漿料的步驟中，還加入導(dǎo)電劑。
10.一種包括權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的硅碳負(fù)極材料的負(fù)極片。
11.一種包括權(quán)利要求10所述的負(fù)極片的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。
12.具有星型-梳狀形貌結(jié)構(gòu)的聚合物在制備具有抑制產(chǎn)氣作用的負(fù)極材料中的用途。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅碳負(fù)極材料，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包覆層，所述包覆層的材料包括星型-梳狀聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述星型-梳狀聚合物還滿足以下至少一個(gè)條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述星型-梳狀聚合物還滿足以下至少一個(gè)條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述星型-梳狀聚合物在所述硅碳負(fù)極材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03％-5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述包覆層的材料還包括導(dǎo)電劑。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周怡，葉翠翠，盧陳杰，林宗璽，瞿贏定，張冰，張家熙，杜寧，岳敏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：碳一新能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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