[發明專利]含硅基材料的改性復合材料、其制備方法及在鋰離子電池的用途

在審

• 申請號: 201811049342.7
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109301184A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 江柯成;姚毅;李艾橘;徐大偉
• 申請（專利權）人: 江蘇塔菲爾新能源科技股份有限公司;東莞塔菲爾新能源科技有限公司;深圳塔菲爾新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種含硅基材料的改性復合材料，其特征在于，所述復合材料包括硅基內核及包覆在所述內核表面的改性層，所述改性層包括高分子聚合物包覆膜及嵌入在高分子聚合物包覆膜中的納米導電材料。

2.根據權利要求1所述的改性復合材料，其特征在于，以所述復合材料的總質量為100wt％計，所述改性層的質量百分含量為0.5wt％～10wt％，優選為1wt％～5wt％。

3.根據權利要求1或2所述的改性復合材料，其特征在于，所述高分子聚合物包覆膜的組成為聚偏氟乙烯PVDF及其改善品、高分子粘結劑、電子電導聚合物或離子電導聚合物中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述高分子粘結劑為羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠或海藻酸鈉中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述電子電導聚合物為聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述離子電導聚合物為聚丙烯酸及其衍生物、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇樹脂纖維或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述高分子聚合物包覆膜的組成中包含電子電導聚合物和/或離子電導聚合物。

4.根據權利要求1-3任一項所述的改性復合材料，其特征在于，所述高分子聚合物包覆膜的組成為高分子粘結劑，優選為羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠的組合，進一步優選為羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠按質量比1:99～99:1的組合；

優選地，所述高分子聚合物包覆膜的組成為高分子粘結劑和離子導電聚合物的組合，優選為海藻酸鈉和聚丙烯酸的組合，進一步優選為海藻酸鈉和聚丙烯酸按質量比1:4～4:1的組合；

優選地，所述高分子聚合物包覆膜的組成為聚丙烯酰胺和交聯劑的組合，進一步優選為聚丙烯酰胺和交聯劑聚乙烯亞胺按質量比(90～95):(10～5)的組合。

5.根據權利要求1-4任一項所述的改性復合材料，其特征在于，所述改性層的厚度為5nm～100nm；

優選地，以所述改性層的總質量為100wt％計，所述納米導電材料的質量百分含量為0.05wt％～5wt％；

優選地，所述納米導電材料包括納米石墨、納米活性炭、碳納米管、納米碳纖維或石墨烯中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述納米導電材料在三個維度上的尺寸均在0.5nm～50μm；

優選地，所述納米導電材料為碳納米顆粒與一維碳材料形成的復合材料，所述碳納米顆粒和一維碳材料的質量比為(10～2):1，所述碳納米顆粒的粒徑在0.5nm～2μm，所述一維碳材料的長度為10μm～20μm，一維碳材料的直徑為10nm～20nm；

優選地，所述碳納米顆粒為納米石墨和/或納米活性炭，所述一維碳材料優選為碳納米管和/或碳納米纖維；

優選地，所述納米導電材料為碳納米管和石墨烯形成的復合材料，所述復合材料中，碳納米管的長度在10μm～20μm，長徑比在2000～20000，石墨烯的二維片層尺寸在2500nm²～10000nm²，所述碳納米管和石墨烯的質量比為(4～5):1；

優選地，所述硅基內核的粒徑在1μm～20μm；

優選地，所述硅基內核的組成為：硅基材料，或者硅基材料與碳材料的組合，所述硅基材料優選包括Si或SiO_x中的任意一種或兩種任意比例的組合，0<x<2，所述碳材料優選包括人造石墨或天然石墨中的任意一種或兩種的組合。

6.如權利要求1-5任一項所述含硅基材料的改性復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將聚合物加入液體溶劑中，分散得到聚合物漿料，然后加入納米導電劑，分散得到混合漿料；

(2)將硅基材料，或者硅基材料與碳材料的混合物加入到步驟(1)所得混合漿料中，固液混合；

(3)去除溶劑，使高分子聚合物分散在硅基內核的表面形成包覆層，得到含硅基材料的改性復合材料。