(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111644725.0 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 苏州大学 地址 215137 江苏省苏州市相城区济学路8 号 (72)发明人 王艳　黄韦博　郑洪河　朱国斌　 曲群婷　 (74)专利代理 机构 苏州根号专利代理事务所 (普通合伙) 32276 代理人 仇波 (51)Int.Cl. H01M 4/134(2010.01) H01M 4/1395(2010.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种聚合物修饰纳米硅负极材料及其制备 方法和应用 (57)摘要 本发明提供了一种聚合物修饰纳米硅负极 材料及其制备方法和应用。 该制备方法包括以下 步骤： 将单体前驱体溶解在溶剂中， 搅拌得到有 机溶液A； 将硅粉加入到 溶液A中,搅拌5h， 形成均 匀的浆液B； 将浆液B涂布至衬底上， 并置于60℃ 烘箱初步烘干； 将初步烘干的复合材料连同衬底 真空烘干， 在一定温度下加热， 使单体前驱体在 硅材料表 面原位聚合， 得到所述聚合物修饰纳米 硅负极材料。 通过上述制备方法得到的聚合物修 饰纳米硅负极材料可以作为锂离子电池负极材 料， 具有优异的循环稳定性和倍 率性能。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114361391 A 2022.04.15 CN 114361391 A 1.一种聚合物修饰纳米硅负极材 料的制备 方法， 该制备 方法包括以下步骤： 将0.05g‑0.15g单体前驱体溶解在2.85g ‑14.85g溶剂中， 搅拌得到浓度为1％ ‑5％的有 机溶液A； 将0.1g‑0.3g硅粉加入到0.3g ‑1.5g所述溶液A中， 所述硅粉与溶液A的质量比为6％ ‑ 100％： 1， 相应的单体前驱体与硅粉的质量比为0.01 ‑0.8： 1， 搅拌1h ‑10h， 形成均匀的浆液 B； 将所述浆液B涂布至衬底上， 并置 于40℃‑85℃烘箱初步烘干； 将初步烘干 的复合材料连同衬底真空烘干， 在100℃ ‑160℃下加热1h ‑5h， 使单体前驱 体在硅材 料表面原位聚合， 得到所述聚合物修饰纳米硅负极材 料。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其中， 所述单体前驱体的结构 通式为HC≡C ‑R1(R2)‑ NH2； 式中R1为烷基链， R2选自烷基、 烯烃基、 羧基、 羟基或 ‑CF2中的一种或几种的组合； 优选地， 所述单体前驱体为炔丙胺、 1 ‑甲基丙炔胺、 2 ‑炔‑1,4‑二胺、 2‑氨基‑4‑戊炔酸、 甲基‑L‑丙炔基甘 氨酸、 2‑甲基‑3‑丁炔‑2‑胺中的一种或几种的组合。 3.根据权利要求1所述的制备方法， 其中， 所述溶剂选自水、 乙醇、 乙二醇、 二甲基甲酰 胺、 N‑甲基吡咯烷酮、 异丙醇、 二甲基亚砜中的一种或几种的组合。 4.根据权利要求1所述的制备 方法， 其中， 真空烘干的温度为10 0℃‑160℃。 5.一种聚合物修饰纳米硅负极材料， 其是通过权利要求1 ‑4任一项所述的制备方法制 备得到的。 6.根据权利要求5所述的聚合物修饰纳米硅负极材料， 其中， 该聚合物修饰纳米硅负极 材料包括聚合物修饰层和硅基负极材料， 其中， 所述聚合物修饰层的质量为所述硅基负极 材料质量的1％ ‑15％。 7.根据权利要求6所述的聚合物修饰纳米硅基负极材料， 其中， 所述聚合物修饰层的厚 度为0.1nm ‑10nm。 8.根据权利要求6所述的聚合物修饰纳米硅基负极材料， 其中， 所述硅基负极材料为硅 颗粒； 优选地， 所述硅 颗粒是富含羟基的单质纳米硅材 料； 优选地， 所述硅 颗粒为球形、 线形或其 他不规则形状； 更优选地， 所述硅 颗粒的粒径为5 0nm‑200nm。 9.权利要求5 ‑8任一项所述的聚合物修饰纳米硅基负极材料的应用， 该聚合物修饰纳 米硅基负极材 料作为锂离 子电池负极。 10.一种锂离 子电池， 该锂离 子电池含有权利要求9所述的锂离 子电池负极。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114361391 A 2一种聚合物修饰纳米硅负极材料及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明涉及一种负极材料， 尤其涉及一种聚合物修饰的纳米硅负极材料， 属于锂 离子电池技 术领域。 背景技术 [0002]锂离子电池由于具有能量密度高、 体积小、 环境友好等优势， 已被广泛用于移动电 子产品、 通信储能和动力运输等领域。 特别是近年来 随着锂离子电池在动力运输和 通信储 能领域的需求不断加大， 提升锂离子电池的能量密度和功 率密度至 关重要。 然而， 基于石墨 负极的传统锂离子电池的电化学性能已经接近极限程度。 因此， 开发具有更高容量的新型 正负极材 料是未来锂离 子电池发展的一个重要方向。 [0003]硅负极， 特别是纳米硅负极是下一代锂离子电池中极具商业化前景的新型负极材 料， 因为硅具有超高的比容量(是石墨电极容量的10倍左右)， 且充放电电压平台适中， 资源 丰富。 然而硅负极材 料也存在一些明显的缺 点： [0004](1)硅材料本身作为一种半导体材料， 其电子电导率仅为10‑3Scm‑1， 远低于石墨的 电子电导 率(104Scm‑1)， 导致其动力学反应缓慢； [0005](2)硅材料在脱嵌锂过程中体积膨胀大(300％以上)， 导致硅表面的固体电解质界 面 (SEI)膜不断地被破坏和重构， 使得电极的循环稳定性差 。 [0006]为了解决上述问题， 目前普遍采取在硅负极表面包碳的方法。 碳包覆层的引入可 以在一定程度上缓解硅的体积膨胀和提高电子导电性， 但碳包覆的硅负极仍然存在首次效 率低、 包覆层不均匀、 制备工艺复杂等问题。 发明内容 [0007]为了解决上述技术问题， 本发明的目的在于提供一种具有优异的循环稳定性和倍 率性能的锂离 子电池。 [0008]为了实现上述技术目的， 本发明首先提供了一种聚合物修饰纳 米硅负极材料的制 备方法， 该制备 方法包括以下步骤： [0009]将单体前驱体溶解在溶剂中， 搅拌得到有机溶 液A； [0010]将硅粉加入到所述溶 液A中,搅拌5 h， 形成均匀的浆液B； [0011]将浆液B涂布至衬底上， 并置 于60℃烘箱初步烘干； [0012]将初步烘干 的复合材料连同衬底真空烘干， 在一定温度下加热， 使单体前驱体在 硅材料表面原位聚合， 得到聚合物修饰纳米硅负极材 料。 [0013]具体地， 本发明的聚合物修饰纳米硅负极材 料的制备 方法包括以下步骤： [0014]将0.05g‑0.15g单体前驱体溶解在2.8 5g‑14.85g溶剂中， 搅拌得到浓度为 1％‑5％ 的有机溶 液A； [0015]将0.1g‑0.3g硅粉加入到0.3g ‑1.5g溶液A中， 硅粉与溶液A的质量比为6％ ‑100％： 1， 相应的单体前驱体与硅粉的质量比为0.01 ‑0.8： 1， 搅拌1h ‑10h， 形成均匀的浆液B；说　明　书 1/4 页 3 CN 114361391 A 3