改性SiOx硅基材料及其制备方法、负极极片和锂离子电池技术

本申请公开了改性SiOx硅基材料及其制备方法、负极极片和锂离子电池，包括如下步骤：1)将SiOx与包含导电聚合物的分散液混合，得到混合溶液，其中0＜x＜2，所述导电聚合物包括离子导电聚合物和电子导电聚合物；2)获得所述混合溶液中的粉末并干燥，得到所述导电聚合物包覆的SiOx；3)将所述导电聚合物包覆的SiOx进行碳包覆，得到改性的SiOx硅基材料。通过本发明专利技术改性方法，在SiOx表面包覆上述导电聚合物后提升了SiOx硅基材料的电子导电性和离子导电性，且将所述导电聚合物包覆的SiOx进行碳包覆后，进一步提升了SiOx材料的电导率。一步提升了SiOx材料的电导率。

【技术实现步骤摘要】
改性SiOx硅基材料及其制备方法、负极极片和锂离子电池


[0001]本申请涉及电池材料制备
，具体涉及改性SiOx硅基材料及其制备方法、负极极片和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池负极材料对锂离子电池的电化学性能影响较大。在动力电池中，为了提升能量密度，负极材料掺硅是目前的主流方案。SiOx作为硅基材料中性能较为优异的一种材料，目前已与石墨复配广泛应用于负极材料中。但是，SiOx的电子电导率和离子电导率极低，需要进一步改进才能发挥其理论容量高的优势。针对这一缺点，主流的改进方案为CVD气相沉积碳包覆，但在该碳包覆方式采用的高温环境下材料容易团聚，故提升电子电导率的能力有限，最终制备出的材料的电子电导率仍然不高，无法更好地应用在锂离子电池中。且CVD包覆的碳层的离子电导率也不高，需要进一步提升。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的主要目的在于提供改性SiOx硅基材料及其制备方法、负极极片和锂离子电池，该制备方法提升了SiOx硅基材料的电导率。
[0004]为实现上述专利技术目的，本申请第一方面提供了改性SiOx硅基材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005]1)将SiOx(0＜x＜2)与包含导电聚合物的分散液混合，得到混合溶液，所述导电聚合物包括离子导电聚合物和电子导电聚合物；
[0006]2)获得所述混合溶液中的粉末并干燥，得到所述导电聚合物包覆的SiOx；
[0007]3)将所述导电聚合物包覆的SiOx进行碳包覆，得到改性的SiOx硅基材料。
[0008]进一步地，所述步骤1)中电子导电聚合物选自聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)及聚丙烯腈(PAN)中的一种或多种，所述离子导电聚合物为聚乙二醇(PEG)。
[0009]进一步地，所述电子导电聚合物与所述离子导电聚合物的质量比为0.5
‑
1.5。
[0010]进一步地，所述导电聚合物的用量占SiOx质量的百分比为2
‑
6％。
[0011]进一步地，所述步骤1)中分散液还包含选自甲基吡咯烷酮(NMP)、N
‑
乙基吡咯烷酮(NEP)、N
‑
乙烯基吡咯烷酮(NCP)、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)中一种或多种的溶剂。
[0012]进一步地，所述步骤1)中混合的方法为置于30
‑
80℃下搅拌0.5
‑
2小时。
[0013]进一步地，所述步骤2)中获得所述混合溶液中的粉末为：将所述混合溶液固液分离得到粉末。
[0014]进一步地，所述步骤2)中干燥的温度为105
‑
150℃，干燥的时间为8
‑
15h。
[0015]进一步地，所述步骤3)中进行碳包覆包括：将所述导电聚合物包覆的SiOx与固体碳源混合后研磨得到混合粉末，在所述混合粉末中通入气体碳源并控制温度为600
‑
1000℃进行烧结处理7
‑
13h。更进一步地，所述研磨为球磨，所述球磨的条件为：300
‑
800r/min，时
间20
‑
60min。
[0016]进一步地，所述步骤3)中所述固体碳源选自面粉、葡萄糖及木材中的一种或多种；所述导电聚合物包覆的SiOx和固体碳源按照100：1
‑
5的重量比混合。
[0017]进一步地，所述步骤3)中所述气体碳源选自烷烃、烯烃及炔烃中的一种或多种，所述气体碳源的用量为1
‑
20ml/min。
[0018]本专利技术第二方面提供了由上述方法制得的改性SiOx硅基材料。
[0019]本专利技术第三方面提供了一种负极极片，包括上述的改性SiOx硅基材料。
[0020]本专利技术第四方面提供了一种锂离子电池，包括上述负极极片。
[0021]本申请与现有技术相比，具有以下优点：
[0022]采用本申请提供的方法，将SiOx置于包含导电聚合物的分散液中，得到混合溶液，可以使得导电聚合物分散于SiOx表面并在混合溶液中以固体形式存在，获得所述混合溶液中的粉末并干燥，即得到导电聚合物包覆的SiOx；在SiOx表面包覆上述离子导电聚合物和电子导电聚合物后提升了SiOx硅基材料的电子导电性和离子导电性；而且，将所述导电聚合物包覆的SiOx进行碳包覆，可以进一步提升SiOx材料的电导率，同时包覆的碳层也可以作为SiOx材料的缓冲层，减少SiOx材料的膨胀。
[0023]本申请的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式予以详细说明。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1制备得到的改性SiOx硅基材料的电镜图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例，对本申请予以进一步的说明，但本申请不限于所列出的实施例，还应包括在本申请所附权利要求书定义的技术方案的等效改进和变形。
[0026]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0027]以下实施例和对比例中：
[0028](1)主要原料
[0029]如无特殊说明，本申请实施例涉及原料均可从市售渠道获得。
[0030](2)表征和测试
[0031]将制备的扣式电池在0.1C(1C＝430mAh/g)下测试其初始放电比容量，然后在0.5C、1C、2C、4C、6C电流下测试其倍率性能。
[0032]电子电导率测试采用RTS
‑
7型二探针测试仪。
[0033]N元素含量采用波长色散型X射线荧光光谱仪(WDXRF)测试。
[0034]本专利技术第一方面提供的改性SiOx硅基材料的制备方法，包括如下步骤：
[0035]1)将SiOx(0＜x＜2)与包含导电聚合物的分散液混合，得到混合溶液，所述导电聚合物包括离子导电聚合物和电子导电聚合物；
[0036]2)获得所述混合溶液中的粉末并干燥，得到所述导电聚合物包覆的SiOx；
[0037]3)将所述导电聚合物包覆的SiOx进行碳包覆，得到改性的SiOx硅基材料。
[0038]本申请中，所述步骤1)中导电聚合物包括电子导电性和电化学活性较好的聚合物(例如聚苯胺、聚吡咯或聚丙烯腈中的一种或多种)以及离子导电性较好的聚合物(例如聚乙二醇)。经此步骤1)后，在SiOx表面包覆了上述导电聚合物，提升了SiOx硅基材料的电子导电性和离子导电性。
[0039]本申请中，所述电子导电聚合物与所述离子导电聚合物的质量比为0.5
‑
1.5，例如0.5：1，1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.改性SiOx硅基材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将SiOx与包含导电聚合物的分散液混合，得到混合溶液，其中0＜x＜2，所述导电聚合物包括离子导电聚合物和电子导电聚合物；2)获得所述混合溶液中的粉末并干燥，得到所述导电聚合物包覆的SiOx；3)将所述导电聚合物包覆的SiOx进行碳包覆，得到改性的SiOx硅基材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中电子导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯及聚丙烯腈中的一种或多种，所述离子导电聚合物为聚乙二醇；和/或，所述电子导电聚合物与所述离子导电聚合物的质量比为0.5
‑
1.5；和/或，所述步骤1)中分散液还包含选自甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺中一种或多种的溶剂。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述导电聚合物的用量占SiOx质量的百分比为2
‑
6％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中混合的方法为30
‑
80℃下搅拌0.5
‑
2小时。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯言华，
申请(专利权)人：北京车和家汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：