【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，尤其涉及硅负极材料及其制备方法、负极极片和电化学装置。
技术介绍
1、硅负极电池中硅负极巨大的体积膨胀会导致sei膜重组、膜厚增加、界面阻抗增加、电池的循环性能恶化；而且除了持续的sei膜增厚外，电解液还会通过空隙渗入到si颗粒内部阻碍电子通道，不断重组的sei膜耗尽正极和电解液中的锂源，中断了活性粒子之间的电子通路，导致电池快速失效。因此，sei膜的稳定性对si负极电池的性能起着至关重要的作用。
2、相关技术中，通过将涂层与硅基材料混合实现硅包覆是缓冲硅体积膨胀、稳定sei膜最有效的策略之一。研究表明，天然硅表面的氧化层有助于可拉伸和/或柔性聚合物涂层(如羧甲基纤维素cmc、聚丙烯酸paa和海藻酸钠)更好地粘附和接枝到硅颗粒上，从而延长了循环寿命。
3、但是，上述聚合物涂层(如羧甲基纤维素cmc、聚丙烯酸paa和海藻酸钠)的电导率较低，并且硅自身导电性很低，导致硅负极的低动力学性能，锂化/去锂化过程中电解液与负极的界面副反应不断增多，无法有效提高电池的循环性能。
技术实现思路
1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种硅负极材料及其制备方法、负极极片和电化学装置，能够在缓解硅负极巨大的体积膨胀的同时提高硅负极表面导电性能，进一步提高硅负极动力学性能，减少电解液与正负极界面副反应，有效提高电池的循环性能。
2、本申请第一方面提供一种硅负极材料，包括硅基材料，以及包覆所述硅基材料的聚合物，所述聚合物由单体聚合而成，所述
3、
4、式1中：x选自c、n、o、s中的一种，r选自氢、磺酸基、羧基、羟基、氨基、硫醇中的一种。
5、作为一个可选的实施例，所述单体的结构式选自t1～t4化合物中的至少一种：
6、
7、作为一个可选的实施例，所述聚合物的包覆量为0.01wt％～5wt％。
8、作为一个可选的实施例，所述聚合物的包覆量为0.2wt％～1wt％。
9、作为一个可选的实施例，所述硅基材料包括石墨、硬碳、硅、硅氧化合物、硅碳化合物中的至少一种。
10、本申请第二方面提供一种上述所述的硅负极材料的制备方法，包括：
11、将所述单体和引发剂在有机溶剂中溶胀；
12、将所述硅基材料加入溶胀有所述单体和引发剂的有机溶剂中，并进行搅拌混合，搅拌加热一段时间后所述单体聚合形成聚合物，并包覆所述硅基材料；
13、过滤后，得到硅负极材料。
14、作为一个可选的实施例，所述引发剂包含偶氮类和过氧化二酰类中的至少一种；和/或，所述有机溶剂包含四氢呋喃、乙酸甲酯、丙酮、环己烷、n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；和/或，以所述硅基材料、所述单体和所述引发剂的质量百分比之和为100％，所述硅基材料的质量百分比为60％～90％，所述单体的质量百分比为5％～20％；和/或，所述引发剂占所述单体的质量百分比为0.8％～8％；和/或，搅拌速度为10rpm～30rpm；和/或，聚合时间为6h～12h；和/或，聚合温度为20℃～80℃。
15、作为一个可选的实施例，所述引发剂包含过氧二苯甲酰和偶氮二异丁腈中的至少一种；和/或，所述有机溶剂包含n-甲基吡咯烷酮。
16、本申请第三方面提供一种负极极片，包括：
17、集流体、硅负极材料、导电剂和粘结剂，所述硅负极材料为上述所述的硅负极材料，或上述所述的硅负极材料的制备方法制备得到的硅负极材料。
18、本申请第四方面提供一种电化学装置，包括：
19、正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述负极极片为上述所述的负极极片。
20、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
21、本申请中的聚合物为有机聚合物，有机聚合物作为涂层包覆硅基材料，对硅基材料进行修饰，通过有机官能团的导入，可以提升聚合物涂层的稳定性，同时由于有机聚合物包含氨基、硫醇、羧基、羰基官能团，一方面，这些官能团能与硅基材料表面的羟基形成氢键作用力，实现聚合物的稳定包覆；另一方面，这些官能团为极性官能团，能与电解液中的有机官能团相互作用，提高负极极片的浸润性能；而且聚合物涂层具有较高的机械性能可承受较大应变，在体积变化方面具有更大的灵活性，可大大缓解硅基材料的巨大体积膨胀；再者，单体聚合形成的si-o基团可以与锂离子配合，有利于锂离子的传输，进而提高硅基负极的动力学性能。因此，本申请通过聚合物包覆硅基材料得到的硅负极材料可在缓解硅负极巨大的体积膨胀的同时提高硅负极表面导电性能，进一步提高硅负极动力学性能，减少电解液与正负极界面副反应，有效提高电池的循环性能。
22、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
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1.一种硅负极材料，其特征在于，包括硅基材料，以及包覆所述硅基材料的聚合物，所述聚合物由单体聚合而成，所述单体的结构式为式1：
2.根据权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述单体的结构式选自T1～T4化合物中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述聚合物的包覆量为0.01wt％～5wt％。
4.根据权利要求3所述的硅负极材料，其特征在于，所述聚合物的包覆量为0.2wt％～1wt％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的硅负极材料，其特征在于，所述硅基材料包括石墨、硬碳、硅、硅氧化合物、硅碳化合物中的至少一种。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包含偶氮类和过氧化二酰类中的至少一种；和/或，所述有机溶剂包含四氢呋喃、乙酸甲酯、丙酮、环己烷、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种；和/或，以所述硅基材料、所述单体和所述引发剂的质量百分比之和为100％，所述硅基
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包含过氧二苯甲酰和偶氮二异丁腈中的至少一种；和/或，所述有机溶剂包含N-甲基吡咯烷酮。
9.一种负极极片，其特征在于，包括：
10.一种电化学装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种硅负极材料，其特征在于，包括硅基材料，以及包覆所述硅基材料的聚合物，所述聚合物由单体聚合而成，所述单体的结构式为式1：
2.根据权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述单体的结构式选自t1～t4化合物中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的硅负极材料，其特征在于，所述聚合物的包覆量为0.01wt％～5wt％。
4.根据权利要求3所述的硅负极材料，其特征在于，所述聚合物的包覆量为0.2wt％～1wt％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的硅负极材料，其特征在于，所述硅基材料包括石墨、硬碳、硅、硅氧化合物、硅碳化合物中的至少一种。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冉，张昌明，李枫，段凯嘉，胡大林，
申请(专利权)人：广东省豪鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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