[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用復合負極材料、其制備方法及在鋰離子電池中的用途

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• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108682824A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 鄧志強;龐春雷;任建國;黃友元;岳敏
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/60;H01M4/131;H01M4/137;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種鋰離子電池用復合負極材料，其特征在于，所述復合負極材料包括SiO_x基活性材料以及包覆在所述SiO_x基活性材料表面的聚碳酸酯包覆層。

2.根據(jù)權利要求1所述的復合負極材料，其特征在于，所述SiO_x基活性材料的粒徑在0.5μm-100μm，優(yōu)選為5μm-50μm；

優(yōu)選地，所述SiO_x基活性材料為SiO_x、SiO_x/C或SiO_x/M中的任意一種或至少兩種的組合，其中，M為堿金屬、堿土金屬、堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物中的任意一種或至少兩種的組合，0＜x≤2。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的復合負極材料，其特征在于，所述聚碳酸酯包覆層的厚度在10nm-100nm，優(yōu)選為20nm-50nm；

優(yōu)選地，以所述SiO_x基活性材料的總質量為100％計，所述聚碳酸酯包覆層的質量百分比為0-10％且不包含0，優(yōu)選為3％-7％；

優(yōu)選地，所述聚碳酸酯包覆層由不飽和碳酸酯聚合而成，所述不飽和碳酸酯具有如下結構式：

其中，R₁和R₂至少一個為含有碳碳雙鍵或者叁鍵的不飽和基團，而且，當只有一個為含有碳碳雙鍵或者叁鍵的不飽和基團時，另外一個為H、烷基或芳香基中的任意一種。

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的復合負極材料，其特征在于，所述SiO_x基活性材料和聚碳酸酯包覆層直接相連；或者所述SiO_x基活性材料和聚碳酸酯包覆層之間通過不飽和硅烷偶聯(lián)劑相連；

優(yōu)選地，所述不飽和硅烷偶聯(lián)劑具有如下結構式：

其中，R₃為具有1到6個碳原子的烷基，R₄為含有碳碳雙鍵或者叁鍵的不飽和基團；

優(yōu)選地，以所述SiO_x基活性材料的總質量為100％計，所述不飽和硅烷偶聯(lián)劑的質量百分比為0-5％，優(yōu)選為1％-3％。

5.如權利要求1-4任一項所述的復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)制備不飽和碳酸酯的單體溶液；

(2)在聚合催化劑存在的條件下使單體進行聚合，得到聚合物溶液；

(3)向聚合物溶液中加入SiO_x基活性材料、水以及聚合物催化劑，繼續(xù)進行聚合并對SiO_x基活性材料進行包覆，得到復合負極材料。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在步驟(3)包覆完成后進行固體分離并干燥的步驟；

優(yōu)選地，所述固體分離采用的方法包括常壓過濾、減壓過濾或離心中的任意一種；

優(yōu)選地，所述干燥的溫度為80℃-150℃；

優(yōu)選地，所述干燥的時間為2h-12h。

7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，步驟(1)為：將不飽和碳酸酯溶解于溶劑中；或者將不飽和碳酸酯和不飽和硅烷偶聯(lián)劑溶解于溶劑中；

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述溶劑為水、甲醇、乙醇、聚吡咯烷酮、異丙醇、四氫呋喃、乙酸乙酯、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、正己烷或鹵代烴中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為乙醇、聚吡咯烷酮、異丙醇、四氫呋喃、乙酸乙酯或N，N-二甲基甲酰胺中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述單體溶液中不飽和碳酸酯的濃度為5wt％-10wt％；

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述不飽和碳酸酯和不飽和硅烷偶聯(lián)劑的質量比為2:1-7:1；

優(yōu)選地，步驟(2)和步驟(3)所述聚合物催化劑獨立地選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、過氧化二苯甲酰或偶氮二異丁腈中的任意一種；

優(yōu)選地，步驟(2)和步驟(3)總的聚合時間為2h-10h；

優(yōu)選地，步驟(2)和步驟(3)所述聚合的溫度獨立地在50℃-100℃。