[发明专利]锂离子电池氧化亚硅复合负极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料制备技术领域，公开了一种锂离子电池氧化亚硅复合负极材料及其制备方法与应用，包括以下步骤：提供粘合剂，将粘合剂加入二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得到第一粘合层溶液；提供氧化亚硅原料，将氧化亚硅原料加入第一粘合层溶液中，并搅拌均匀，再进行过滤，得到氧化亚硅单层复合负极材料；提供改性聚氨酯，将氧化亚硅单层复合负极材料加入改性聚氨酯中，并搅拌均匀，再进行过滤，得到锂离子电池氧化亚硅复合负极材料。在氧化亚硅材料的表面形成双层结构，实现锂离子电池氧化亚硅复合负极材料应力的逐级耗散，且具有快速自修复功能，能够有效解决硅负极材料的大体积膨胀问题，显著提升其循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料制备技术领域，特别是涉及一种锂离子电池氧化亚硅复合负极材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，锂离子电池被广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑及数码相机等便携式电子产品中，是最具潜力的储能器件之一，给人们的生活带来很多方便，但是，随着人们生活水平的提高，对锂离子电池的性能要求越来越高，目前，传统的锂离子电池难以满足高功率电动汽车和其他大规模储能领域不断增长的需求，这推动了对可提供高能量密度的新型负极材料的广泛研究，而在负极材料中，硅负极材料由于具有4200mAh/g的高理论比容量，被认为是一种可以有效提升锂离子电池能量密度的负极材料，受到广泛关注及研究。

然而，硅负极材料在充放电循环过程中会产生巨大的体积变化，结构不稳定，而且会引起硅颗粒的严重粉化和形成不稳定的SEI膜，会影响制备得到的锂离子电池的性能，例如，严重影响电池使用寿命，这严重阻碍了氧化亚硅负极材料的实际应用，因此改善硅负极材料的结构稳定性及循环膨胀问题是当前硅负极材料的研究重点及难点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够有效解决硅负极的大体积膨胀问题，显著提升其结构稳定性及循环稳定性的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料的制备方法与应用，制备得到的锂离子电池氧化亚硅复合负极材料结构稳定、性能好、寿命长。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种锂离子电池氧化亚硅复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

提供粘合剂，将所述粘合剂加入二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得到第一粘合层溶液；

提供氧化亚硅原料，将所述氧化亚硅原料加入所述第一粘合层溶液中，并搅拌均匀，再进行过滤，得到氧化亚硅单层复合负极材料；

提供改性聚氨酯，将所述氧化亚硅单层复合负极材料加入所述改性聚氨酯中，并搅拌均匀，再进行过滤，得到锂离子电池氧化亚硅复合负极材料。

在其中一种实施方式，所述粘合剂为聚丙烯酸。

在其中一种实施方式，在提供改性聚氨酯的操作中，先将异佛尔酮二异氰酸酯及聚乙二醇加入二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，再加入催化剂，进行首次聚合反应，得到聚合物A，向所述聚合物A中加入4,4'-二羧基二苯二硫醚，进行二次聚合反应，得到所述改性聚氨酯。

在其中一种实施方式，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

在其中一种实施方式，在进行首次聚合反应的操作中，控制首次聚合时间为12h～24h，首次聚合温度25℃～35℃。

在其中一种实施方式，在进行二次聚合反应的操作中，控制二次聚合时间为12h～24h，二次聚合温度25℃～35℃。

在其中一种实施方式，在将所述氧化亚硅原料加入所述第一粘合层溶液中，并搅拌均匀的操作中，控制搅拌时间为5h～10h。

在其中一种实施方式，在将所述氧化亚硅单层复合负极材料加入所述改性聚氨酯中，并搅拌均匀的操作中，控制搅拌时间为5h～10h。