一种可原位交联的硅负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可原位交联的硅负极材料的制备方法及应用，通过PANM和NaOH中和保留部分羧基，加入碳纳米管、PVA及电极活性材料，PANM上的羧基和PVA上的羟基通过热处理原位交联制得硅负极材料，形成原位交联构建的导电聚合物层包裹在电极活性材料上，导电聚合物层为碳纳米管导电剂提供骨架支撑。应用于锂离子电池硅负极中，三维交联导电聚合物层可以减少电极充放电时的体积变化造成的导电网络断裂风险，促进导电颗粒均匀分散并形成贯穿电极的立体网络。导电聚合物层包裹活性材料，有效分散硅的体积膨胀应力，且导电聚合物层上的极性基团增强电极黏附性，稳定电极结构，提高极片的剥离强度并提升硅基电池的循环能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及一种电极材料尤其是硅负极材料及其制备和应用。

技术介绍

1、近年来，随着电子设备、电动汽车等领域的飞速发展，对锂离子电池的能量密度、循环寿命等性能提出了更高的要求。硅负极材料因其具有高达4200mah/g的理论比容量，是传统石墨负极材料(理论比容量372mah/g)的十倍以上，被认为是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料。

2、然而，硅负极材料在实际应用中存在诸多问题。硅在嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀，体积变化可达300％-400％。这种剧烈的体积变化会导致一系列严重后果。一方面，电极充放电时，硅颗粒的体积膨胀和收缩会造成导电网络的断裂，使得电子传导路径被破坏，电池内阻增大，充放电效率降低。另一方面，体积膨胀产生的应力会导致硅颗粒粉化、脱落，电极结构稳定性变差，极片的剥离强度下降，进而使得电池的循环性能急剧衰减，严重限制了硅负极材料在锂离子电池中的大规模应用。

3、为了解决硅负极材料体积膨胀的问题，目前已经有一些研究和尝试。例如，采用包覆技术对硅负极材料进行表面处理，但是，现有的包覆层往往难以提供足本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种可原位交联的电极材料，其特征在于：所述电极材料是由原位交联构建的导电聚合物层包裹在核心材料上构成，所述核心材料为电极活性材料；所述原位交联构建的导电聚合物层包括导电剂和交联聚合物PANM-PVA，其中所述交联聚合物PANM-PVA由丙烯腈-丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(PANM)和聚乙烯醇(PVA)交联反应形成的。

2.根据权利要求1所述的一种可原位交联的电极材料，其特征在于：所述核心材料为硅负极活性材料；所述可原位交联的电极材料为硅负极材料；

3.根据权利要求2所述的一种可原位交联的电极材料，其特征在于：所述PANM的黏均分子量≥20w；所述PVA占PANM中...

【技术特征摘要】

1.一种可原位交联的电极材料，其特征在于：所述电极材料是由原位交联构建的导电聚合物层包裹在核心材料上构成，所述核心材料为电极活性材料；所述原位交联构建的导电聚合物层包括导电剂和交联聚合物panm-pva，其中所述交联聚合物panm-pva由丙烯腈-丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(panm)和聚乙烯醇(pva)交联反应形成的。

2.根据权利要求1所述的一种可原位交联的电极材料，其特征在于：所述核心材料为硅负极活性材料；所述可原位交联的电极材料为硅负极材料；

3.根据权利要求2所述的一种可原位交联的电极材料，其特征在于：所述panm的黏均分子量≥20w；所述pva占panm中羧基物质的量的15-25％；

4.根据利要求2所述的一种可原位交联的电极材料，其特征在于：所述的硅负极活性材料由硅基材料和碳基材料混合构成，其中硅基材料为纳米硅、多孔硅、硅氧化物中的至少一种；所述的硅负极活性材料与panm的质量比是(92-96):(2-6)。

5.一种硅负极极片，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，史秀芹，常履丽，卫海天，石亚萌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：