[發(fā)明專(zhuān)利]一種硅負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010533218.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111710852B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳超;李海東;陳洪旭;程鳳梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/38
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

1.一種硅負(fù)極材料，其特征是：硅負(fù)極中活性材料為陽(yáng)離子聚電解質(zhì)bPEI和陰離子聚電解質(zhì)PAA彼此互相穿插、纏繞形成的囊壁包裹硅納米顆粒的膠囊核殼結(jié)構(gòu)；硅負(fù)極材料組裝成紐扣電池后，設(shè)置電壓范圍為0.03~3V，以250mAg^-1的電流密度進(jìn)行10次預(yù)充放電激活硅負(fù)極，以電流密度為500mAg^-1進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試，在經(jīng)過(guò)100次充放電之后，負(fù)極比容量值不低于初始比容量的80%；將電流密度分別設(shè)置為250、500、1000和2000mAg^-1進(jìn)行倍率測(cè)試，當(dāng)電流密度達(dá)到2000mAg^-1時(shí)，負(fù)極的比容量值不低于電流密度為250mAg^-1時(shí)的比容量值的70%；

硅負(fù)極材料的制備方法如下：

（1）將硅納米顆粒浸泡于陽(yáng)離子聚電解質(zhì)bPEI水溶液中，在硅納米顆粒表面吸附陽(yáng)離子聚電解質(zhì)bPEI，通過(guò)在去離子水中離心后，倒去多余的未吸附的陽(yáng)離子聚電解質(zhì)bPEI；

（2）將步驟（1）中吸附了陽(yáng)離子聚電解質(zhì)bPEI的硅納米顆粒浸泡于陰離子聚電解質(zhì)PAA水溶液中，在納米顆粒表面吸附陰離子聚電解質(zhì)PAA，通過(guò)在去離子水中離心后，倒去多余的未吸附的陰離子聚電解質(zhì)PAA；

（3）多次重復(fù)步驟（1）和（2），制得以硅納米顆粒為囊芯、以bPEI和PAA為囊壁的膠囊Si@(bPEI/PAA)_n，其中n代表重復(fù)次數(shù)，n的取值范圍為5~10；

（4）在含有膠囊Si@(bPEI/PAA)_n的懸浮液中，加入一定量的交聯(lián)劑GA，烘箱干燥，通過(guò)囊壁材料與交聯(lián)劑GA之間的熱交聯(lián)反應(yīng)固定住膠囊結(jié)構(gòu)；

（5）將交聯(lián)后的膠囊、導(dǎo)電劑和粘合劑混合均勻后涂覆在銅箔表面，放置于真空烘箱中干燥制得硅負(fù)極材料；

硅納米顆粒的平均粒徑為160nm；

bPEI水溶液的pH值為9.0~12.0，PAA水溶液的pH值為1.0~4.0。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅負(fù)極材料，其特征在于，所述導(dǎo)電劑為乙炔黑，所述粘合劑為PAA水溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅負(fù)極材料，其特征在于，bPEI水溶液的濃度為5~ 30wt%，PAA水溶液的濃度為5~ 30wt%；硅納米顆粒與每次浸泡的bPEI水溶液和PAA水溶液的質(zhì)量比為1:50~500:50~500。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅負(fù)極材料，其特征在于，步驟（4）懸浮液中膠囊Si@(bPEI/PAA)_n的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~ 30 wt%；膠囊Si@(bPEI/PAA)_n與交聯(lián)劑GA的質(zhì)量比為10~20:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅負(fù)極材料，其特征在于，步驟（5）中交聯(lián)后的膠囊、導(dǎo)電劑和粘合劑的混合物中膠囊含量不低于30wt%，導(dǎo)電劑和粘合劑的質(zhì)量比為1:1~4。