【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池負極材料，具體而言，涉及硅碳復合材料、制備方法及其應用。
技術介紹
1、鋰離子電池以其比能量高、工作電壓高、循環壽命長、自放電率小等優勢，被廣泛應用于各種便攜式電子設備和電動汽車中，改變了人類的現代生活生產方式。目前商業化的鋰離子電池負極材料主要為石墨，包括天然石墨和人造石墨，此外還有軟碳和硬碳等，但因石墨的理論容量僅為372mah/g，已不能滿足鋰離子電池應用領域對高能量密度電源的需求。因此，迫切地需要開發一種新型高比容量的鋰離子電池負極材料。
2、研究發現，負極材料中的硅基材料，其最高比容量可達到4200mah/g，這幾乎是石墨負極的十倍，因此硅基材料有望成為石墨材料的替代品。然而，隨著對硅基材料的進一步探究，發現硅基材料由于其儲鋰量大，嵌鋰時晶格會被撐大，脫鋰時則導致晶格坍塌，以至于在循環過程中產生巨大體積變化，硅顆粒粉碎，與集流體脫離失去電化學性能。并且，由于硅的體積效應，其表面sei膜會不斷增長，持續消耗鋰離子，使容量快速衰減，影響了鋰離子電池的效率、容量和循環性能。
3、因此，開發一種能夠有效抑制硅碳材料的體積膨脹，同時減少sei膜的生成對材料性能的影響，是本領域亟待解決的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供硅碳復合材料、制備方法及其應用，所述硅碳復合材料應用于鋰離子電池，有利于提高電池的循環性能。
2、本專利技術是這樣實現的：
3、第一方面，本專利技術提供一種硅碳復合材料，包括硅碳材
4、在可選的實施方式中，所述包覆層中鋰源的質量分數為0.05％-0.20％；
5、和/或，所述鋰離子源為氫氧化鋰。
6、在可選的實施方式中，所述介電材料選自鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰和鈦酸鉛中的至少一種；
7、和/或，所述介電材料的粒徑為10nm-100nm；
8、和/或，所述包覆層中介電材料的質量分數為10％-25％。
9、在可選的實施方式中，所述聚合物為具有粘結性的聚合物；
10、和/或，所述聚合物中含有氟元素；
11、和/或，所述聚合物中氟元素的質量分數為0.2％-1.5％；
12、和/或，所述聚合物為親水性能隨溫度升高而提升的溫敏性聚合物。
13、在可選的實施方式中，所述硅碳復合材料中包覆層的質量分數為0.1％-10％；
14、和/或，所述包覆層中還包括導電材料；優選地，所述包覆層中導電材料的質量分數為0.5％-10％；優選地，所述導電材料選自石墨烯、乙炔黑、炭黑、單壁碳納米管、多壁碳納米管或鱗片石墨中的至少一種。
15、在可選的實施方式中，所述聚合物的制備包括：將生成聚合物的原料混合并進行聚合反應，得到所述聚合物，其中原料包括含氟單體、溫敏性單體和引發劑；
16、優選地，所述含氟單體為含氟(甲基)丙烯酸酯；
17、優選地，所述含氟單體選自丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸四氟丙酯、2,2,3,3,3-五氟丙基丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯、丙烯酸八氟戊酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯、丙烯酸十二氟庚酯、1h,1h,7h-丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸1h,1h,2h,2h-十三氟正辛酯、1h,1h-全氟辛基丙烯酸酯、1h,1h,9h-十六氟丙烯酸壬酯中的一種或幾種；優選地，所述溫敏性單體選自丙烯酰基甘氨酰胺、烯丙基脲和甲基丙烯酰胺中的至少一種；
18、優選地，所述引發劑選自偶氮二異丁氰；
19、優選地，所述原料中引發劑的用量為0.4wt％-0.6wt％。
20、第二方面，本專利技術提供一種前述實施方式所述的硅碳復合材料的制備方法，包括：將所述包覆層的原料附著在硅碳材料表面并進行噴霧干燥，得到所述硅碳復合材料。
21、第三方面，本專利技術提供一種負極極片，所述負極極片包括前述實施方式所述的硅碳復合材料。
22、第四方面，本專利技術提供一種電池，所述電池包括前述實施方式所述的負極極片。
23、第五方面，本專利技術提供一種涉電設備，包括前述實施方式所述的電池。
24、本專利技術具有以下有益效果：
25、本專利技術實施方式在硅碳材料外設置包覆層，包覆層的存在有利于抑制硅碳材料的體積膨脹，進而有利于進一步提高硅碳復合材料的循環性能。
26、包覆層主要成分為溫敏性聚合物，其在常溫時疏水，能有效抑制硅碳材料在常溫下產氣，又在高溫時親水，不影響材料的高溫加工性能。同時，溫敏性聚合物接枝了氟元素，能進一步提高聚合物的疏水性能，從而進一步抑制硅碳材料產氣。包覆層中包括鋰鹽和介電材料，引入介電材料促使鋰鹽中的鋰離子轉變為活性鋰，從而可以提高導鋰能力，加快鋰離子的傳輸，增強電池的高倍率充放電性能、首次庫倫效率和容量。
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1.一種硅碳復合材料，其特征在于，包括硅碳材料和包覆層，所述包覆層包括聚合物和分散在聚合物中的鋰源和介電材料。
2.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述包覆層中鋰源的質量分數為0.05％-0.20％；
3.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述介電材料選自鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰和鈦酸鉛中的至少一種；
4.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述聚合物為具有粘結性的聚合物；
5.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述硅碳復合材料中包覆層的質量分數為0.1％-10％；
6.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述聚合物的制備包括：將生成聚合物的原料混合并進行聚合反應，得到所述聚合物，其中原料包括含氟單體、溫敏性單體和引發劑；
7.一種權利要求1-6任意一項所述的硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，包括：將所述包覆層的原料附著在硅碳材料表面并進行噴霧干燥，得到所述硅碳復合材料。
8.一種負極極片，其特征在于，所述負極極片包括權利要求1-6任意一
9.一種電池，其特征在于，所述電池包括權利要求8所述的負極極片。
10.一種涉電設備，其特征在于，包括權利要求9所述的電池。
...【技術特征摘要】
1.一種硅碳復合材料，其特征在于，包括硅碳材料和包覆層，所述包覆層包括聚合物和分散在聚合物中的鋰源和介電材料。
2.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述包覆層中鋰源的質量分數為0.05％-0.20％；
3.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述介電材料選自鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰和鈦酸鉛中的至少一種；
4.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述聚合物為具有粘結性的聚合物；
5.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述硅碳復合材料中包覆層的質量分數為0.1％-10％；
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【專利技術屬性】
技術研發人員：葉翠翠，瞿贏定，盧陳杰，周怡，林宗璽，方宇波，杜寧，岳敏，
申請(專利權)人：碳一新能源集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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