有机硅氧烷及其制备方法、应用技术

本申请公开了一种有机硅氧烷及其制备方法、应用。有机硅氧烷含有如下结构的基团：。基于本申请的有机硅氧烷含有上述结构的二硅氮基团，可以与水分子反应生成取代的硅醇、氨气以及留在有机硅氧烷中的取代的二硅氧基团，同时生成的氨气可以进一步与氢离子结合生成铵根离子，这样的有机硅氧烷具有去水功能，同时降低酸度，用在电池中可以提高电池的防水防腐蚀性能，从而提高电池的循环稳定性能。高电池的循环稳定性能。高电池的循环稳定性能。

【技术实现步骤摘要】
有机硅氧烷及其制备方法、应用


[0001]本申请属于电池材料
，具体涉及一种有机硅氧烷及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]近年新能源汽车得到蓬勃发展，电池驱动系统是影响新能源汽车性能和成本的主要因素，而二次电池由于具有能量密度高、记忆效应低、工作电压高等特点，成为当前新能源汽车电池驱动系统中动力电源的首选方案。
[0003]二次电池中的电解质盐一般对水比较敏感，可以与电解液中微量水分水解生成氢离子，这样可能腐蚀正极活性材料，影响二次电池的充电循环性能。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请提供一种有机硅氧烷及其制备方法、应用，旨在解决如何提高电池防水防腐蚀功能的技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种有机硅氧烷，有机硅氧烷含有如下结构的基团：其中，R1、R2、R3、R4独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种。
[0006]利用有机硅氧烷中的取代的二硅氮基团与水分子反应生成取代的硅醇、氨气以及留在有机硅氧烷中的取代的二硅氧基团的特点，从而可以消除水分子，这样的有机硅氧烷可以作为除水剂用于电池中提高电池的防水性能，同时与水反应后生成的氨气可以与氢离子结合生成铵根离子，这样可以降低酸度，从而进一步提高电池的防腐蚀性能；因此，本申请实施例提供的有机硅氧烷具有很好的防水防氢离子腐蚀性能，将其用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。
[0007]在一实施例中，有机硅氧烷具有如下式I所示的分子通式：式I
式I中，R5、R6独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种，n是2~50的整数。
[0008]式I所示的分子通式是带有两个取代的二硅氮基团的聚硅氧烷，这样的有机硅氧烷可以消除更多的水分，用在电池中可以进一步提高电池的防水防腐蚀性能，同时式I所示的分子通式不仅稳定性好，聚合的分子链网络可以更好地保护电池中的材料。
[0009]在一实施例中，式I中，R1、R2、R3、R4、R5、R6独立包括含1~10个碳的烷基。
[0010]该碳原子数范围内形成的有机硅氧烷不仅易于加工，而且较短的烷基相对而言疏水性较低，有利于结合水分子并于之反应，用在电池中可以进一步提高其防水防腐蚀性能。
[0011]在一实施例中，式I中，R1、R2、R3、R4、R5、R6为甲基。
[0012]这样的式I分子即为末端分别连接四甲基二硅氮的聚二甲基硅氧烷，这样的有机硅氧烷可以更好地和水分子反应以进一步提高防水防腐蚀性能。
[0013]在一实施例中，式I中，n是2~30的整数。
[0014]该n取值范围内的有机硅氧烷分子量适中，在提高防水防腐蚀性能的基础上，其低分子量的分子链网络结构也有利于离子传导。
[0015]在一实施例中，有机硅氧烷的粒径Dv50为0.1~1μm。
[0016]上述粒径范围内的有机硅氧烷分散性好，可以和电池中的材料很好地复合以提高其稳定性能。
[0017]第二方面，本申请实施例还提供一种上述有机硅氧烷的制备方法，包括：将式II所示的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂条件下进行硅氢加成反应；式II。
[0018]利用取代的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂作用下发生硅氢加成反应，从而可以实现对取代的二硅氮烷的固化，得到本申请实施例的有机硅氧烷。
[0019]在一实施例中，催化剂包括卡斯特催化剂、氯铂酸催化剂、氯铑酸催化剂和氯铱酸催化剂中的至少一种；和/或，催化剂的用量为式II所示的二硅氮烷与乙烯基聚硅氧烷总质量的0.001~0.05%。
[0020]上述催化剂重量和用量可以很好地促进硅氢加成反应。
[0021]第三方面，本申请实施例还提供本申请实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本申请实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷在电池中作除水添加剂的应用。
[0022]基于本申请实施例的机硅氧烷具有去水功能，同时可以降低酸度，因此可以作为除水添加剂用在电池中，可以提高电池的防水防腐蚀性能，从而提高电池的循环稳定性能。
[0023]第四方面，本申请实施例一种复合材料，复合材料包括：正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种；本申请实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本申请实施例第二方面提供的制
备方法制备得到的有机硅氧烷。
[0024]通过利用本申请实施例的有机硅氧烷的防水防腐蚀性能，将正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种与和该有机硅氧烷复合形成具有防水防腐蚀性能的复合材料，这样的复合材料可以提高电池的循环稳定性能。
[0025]在一实施例中，正极活性材料、负极活性材料和隔膜基材中的任意一种材料与有机硅氧烷的质量比为（90~100）：（0.1~2）。
[0026]上述质量比范围内的有机硅氧烷和正极活性材料、负极活性材料或者隔膜基材复合，这样低比例的有机硅氧烷不仅可以复合材料的防水防腐蚀性能，同时有利于活性离子传导。
[0027]在一实施例中，有机硅氧烷与正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种材料混合形成混合物；和/或，有机硅氧烷包覆在正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种材料表面形成核壳结构材料。
[0028]有机硅氧烷与正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种复合后可以形成分散体系的混合物或者核壳体系的复合材料，均可以实现提高复合材料的防水防腐蚀性能效果。
[0029]第五方面，本申请实施例还提供一种电池极片，包括集流体以及与集流体结合的电极活性层，电极活性层含有本申请实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本申请实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。
[0030]电极极片使用了本申请特有的有机硅氧烷，因而可以提高电极极片的防水防腐蚀性能，这样的正极极片用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。
[0031]在一实施例中，电池极片为正极极片，电极活性层为正极活性层；或者，电池极片为负极极片，电极活性层为负极活性层。
[0032]本申请特有的有机硅氧烷在正极极片或负极极片均可以提高电极极片的防水防腐蚀性能。
[0033]第六方面，本申请实施例还提供一种隔离膜，隔离膜含有本申请实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本申请实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。
[0034]隔离膜使用了本申请特有的有机硅氧烷，因而可以提高防水防腐蚀性能，这样的隔离膜用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。
[0035]第七方面，本申请实施例提供一种电池，包括正极、负极以及置于正极与负极之间的隔膜，该电池满足如下（1）~（3）中的一项或多项：（1）正极为本申请实施例第五方面提供的电池极片；（2）负极为本申请实施例第五方面提供的电池极片；（3）隔离膜为本申请实施例第六方面提供的隔离膜。
[0036]基于电池使用了特有的电池极片和/或隔离膜，因此这样的电池具有很好的防水防腐蚀性能，稳定性好。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅氧烷，其特征在于，所述有机硅氧烷含有如下结构的基团：其中，R1、R2、R3、R4独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种。2.如权利要求1所述的有机硅氧烷，其特征在于，所述有机硅氧烷具有如下式I所示的分子通式：式I式I中，R5、R6独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种，n是2~50的整数。3.如权利要求2所述的有机硅氧烷，其特征在于，式I中，R1、R2、R3、R4、R5、R6独立包括含1~10个碳的烷基。4.如权利要求3所述的有机硅氧烷，其特征在于，式I中，R1、R2、R3、R4、R5、R6为甲基。5.如权利要求2所述的有机硅氧烷，其特征在于，式I中，n是2~30的整数。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的有机硅氧烷，其特征在于，所述有机硅氧烷的粒径Dv50为0.1~1μm。7.如权利要求1
‑
6任一项所述的有机硅氧烷的制备方法，其特征在于，包括：将式II所示的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂条件下进行硅氢加成反应；式II。8.如权利要求7所述的有机硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括卡斯特催化剂、氯铂酸催化剂、氯铑酸催化剂和氯铱酸催化剂中的至少一种；和/或，所述催化剂的用量为所述式II所示的二硅氮烷与所述乙烯基聚硅氧烷总质量的0.001~0.05%。9.如权利要求1
‑
6任一项所述的有机硅氧烷和/或权利要求7
‑
8任一项所述的制备方法
制备得到的有机硅氧烷在电池中作除水添加剂的应用。10.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种；权利要求1
‑
6任...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥斌，张美霞，赵子萌，来佑磊，史松君，高凯，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：