【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于负极材料，具体涉及一种硅氧复合负极材料及其制备方法和二次电池。
技术介绍
1、随着科技的飞速发展，现代社会对储能器件的需求日益增加，而锂离子电池由于具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长、自放电率低以及工作温度范围宽等众多优点，已被广泛应用于3c产品以及电动工具等领域，而随着近年来电动汽车和储能市场的双重爆发，人们对电池能量密度的需求不断提高，而选择高比能量的负极材料是一种重要策略，商业化的传统锂离子电池通常采用的是人造石墨，其理论比容量仅为372mah/g，目前市售的石墨材料的比容量已达到360mah/g。由上可知，使用市售的石墨作为负极材料的锂离子电池体系能量密度的提升空间是有限的。
2、硅材料的理论比容量较高(在室温下为3850mah/g，li4.4si)，且具有适宜的脱锂电位(<0.5v)，但其在脱嵌锂离子的过程中，硅材料的体积膨胀可达到300％左右，易造成负极材料的粉化、脱落，进而导致负极材料发生失效，且硅负极表面形成的sei膜并不稳定，动态重构会持续消耗电解液，致使电池容量快速衰减。现有技术中常用的硅负极材料主要包括纳米硅、氧化亚硅或无定形硅合金等，其中氧化亚硅材料倍受关注，相较于纳米硅，氧化亚硅材料的体积膨胀率更小(200％左右)以及具有更好的循环稳定性，且同样具有较高的理论比容量(2043mah/g)、丰富的储量和低廉的生产成本。
3、商业化硅氧材料的可逆容量可以达到1400-1700mah/g，但首次在脱嵌锂离子的过程中会形成不可逆的硅酸盐以及氧化锂。因此，其具有较低
4、因此，一方面，需要选择一种有效包覆材料和手段来对预锂化后的硅氧负极材料进行处理，以此降低残碱值以及减少li2sio3的溶出是至关重要的；另一方面，除了解决上述问题以外，还能够保证硅氧负极材料中电子和离子的双重传输，以及提高其加工性能，以便推动产业化进程。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硅氧复合负极材料及其制备方法和二次电池。本专利技术通过在硅氧负极材料表面原位形成兼具良好的电子传导和离子传导能力的导电聚合物包覆层，上述导电聚合物包覆层不仅具有良好的机械性能，隔绝电解液，还能解决浆料产气以及硅酸盐溶出后造成的凝胶问题，并提高了硅氧负极材料的加工性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种硅氧复合负极材料，所述硅氧复合负极材料包括硅氧负极材料内核以及包覆在所述硅氧负极材料内核表面的包覆层；
4、所述包覆层的制备原料包括mxene材料和含有极性官能团的单体。
5、本专利技术通过在硅氧负极材料表面原位形成包覆层，一方面，包覆层中所包含的二维过渡金属碳化物或氮化物(mxene)为具有良好导电能力的二维材料，从而能够提高包覆层的电子导电性，同时包覆层中的含有极性官能团的聚合物能够有效传导锂离子，保证离子快速传输。另一方面，上述包覆层具有良好的机械性能，进而能够减缓硅氧负极材料的体积膨胀现象，并且该包覆层能够避免硅氧负极材料与电解液的直接接触，保证硅氧负极材料的结构完整性。除此之外，该包覆层偏酸性(ph值约为4-5)可中和硅氧负极材料表面的残碱，直接由有机单体溶液在硅氧颗粒表面原位聚合的方法使得其包覆均匀性得到了保证，能够有效抑制硅酸盐的溶出，以此解决浆料产气以及硅酸盐溶出后造成的凝胶问题，并提高了硅氧材料的加工性能。
6、在本专利技术中，所述硅氧负极材料包括但不限于预锂化的硅氧负极材料，经过预锂化处理后能够提高硅氧负极材料的首次库伦效率。
7、优选地，所述mxene材料的化学式为ti3c2tx，其中t包括羟基、氟原子、氯原子或氧原子基团。
8、优选地，所述极性官能团包括羧基、酰胺基或羟基中的至少一种。
9、优选地，所述含有极性官能团的单体包括丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、二甲基乙酰胺或羟苯丙酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
10、在本专利技术中，选用上述特定种类的含有极性官能团的单体，使得与引入的mxene材料发生相互作用，局部放出大量热量，使得链引发得以进行，进而实现了无需外部能量刺激，便可原位在硅氧负极表面发生聚合反应。
11、优选地，所述mxene材料和含有极性官能团的单体的质量比为(15-40):100，优选为20:100，例如可以为15:100、20:100、25:100、30:100、35:100、40:100等。
12、在本专利技术中，通过调控mxene材料和含有极性官能团的单体的质量比，使得该包覆层具有较高的电子导电性，质量比过低会使该包覆层的电子传输受阻，反之则会使得该包覆层的柔韧性下降、循环过程中容易开裂。
13、优选地，所述包覆层的制备原料还包括交联剂和引发剂。
14、优选地，所述交联剂包括二乙烯基苯、二亚乙基三胺、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化氢二异丙苯或二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺。
15、优选地，以所述含有极性官能团的单体的总质量为100％计，所述交联剂的质量百分含量为0.1wt.％-5wt.％，例如可以为0.1wt.％、0.2wt.％、0.5wt.％、0.8wt.％、1wt.％、1.2wt.％、1.5wt.％、1.8wt.％、2wt.％、2.2wt.％、2.5wt.％、2.8wt.％、3wt.％、3.2wt.％、3.5wt.％、3.8wt.％、4wt.％、4.2wt.％、4.5wt.％、4.8wt.％、5wt.％等。
16、优选地，所述引发剂包括过氧化二碳酸二环己酯、过氧化苯甲酰、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾或偶氮二异丁腈中的任意一种或至少两种的组合。
17、优选地，以所述含有极性官能团的单体的总质量为100％计，所述引发剂的质量百分含量为0.1wt.％-5wt.％，例如可以为0.1wt.％、0.2wt.％、0.5wt.％、0.8wt.％、1wt.％、1.2wt.％、1.5wt.％、1.8wt.％、2wt.％、2.2wt.％、2.5wt.％、2.8wt.％、3wt.％、3.2wt.％、3.5wt.％、3.8wt.％、4wt.％、4.2wt.％、4.5wt.％、4.8wt.％、5wt.％等。
18、优选地，所述包覆层的厚度为5-30微米，优选为10微米，例如可以为5微米、8微米、10微米、12微米、15微米、18微米、20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅氧复合负极材料，其特征在于，所述硅氧复合负极材料包括硅氧负极材料内核以及包覆在所述硅氧负极材料内核表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述MXene材料的化学式为Ti3C2Tx，其中T包括羟基、氟原子、氯原子或氧原子基团。
3.根据权利要求1或2所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述极性官能团包括羧基、酰胺基或羟基中的至少一种；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述MXene材料和含有极性官能团的单体的质量比为(15-40):100，优选为20:100。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述包覆层的制备原料还包括交联剂和引发剂；
6.一种制备根据权利要求1-5中任一项所述的硅氧复合负极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述含有极性官能团的单体的溶液还包括交联剂、引发剂和溶剂；
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述混合
9.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述负极包括根据权利要求1-5中任一项所述的硅氧复合负极材料。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述正极的材料包括磷酸铁锂、三元正极材料或钴酸锂中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种硅氧复合负极材料，其特征在于，所述硅氧复合负极材料包括硅氧负极材料内核以及包覆在所述硅氧负极材料内核表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述mxene材料的化学式为ti3c2tx，其中t包括羟基、氟原子、氯原子或氧原子基团。
3.根据权利要求1或2所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述极性官能团包括羧基、酰胺基或羟基中的至少一种；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的硅氧复合负极材料，其特征在于，所述mxene材料和含有极性官能团的单体的质量比为(15-40):100，优选为20:100。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的硅氧复合负极材料，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，马勇，胡波剑，李云明，苗力孝，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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