(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 202111566274.3 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 惠州亿纬锂能股份有限公司 地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区惠 风七路38号 (72)发明人 谢英朋　冀亚娟　陈俊霖　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 刘二艳 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 4/60(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种硅基复合负极材料及其制备方法和电 化学储能装置 (57)摘要 本发明提供一种硅基复合负极材料及其制 备方法和电化学储能装置。 所述硅基复合负极材 料包括硅基材料以及包覆在硅基材料表面的聚 合物层； 所述聚合物层包括顺丙烯基磷酸 ‑对苯 乙烯磺酸锂共聚物。 本发明提供了一种聚合物层 包覆的硅基复合负极材料， 顺丙烯基磷酸 ‑对苯 乙烯磺酸锂共聚物能够作为硅基材料体积膨胀 的缓冲层， 进而很好地缓冲硅基材料的体积膨 胀， 使得锂离 子电池保持良好的电化学性能。 权利要求书1页 说明书9页 附图1页 CN 114400306 A 2022.04.26 CN 114400306 A 1.一种硅基复合负极材料， 其特征在于， 所述硅基复合负极材料包括硅基材料以及包 覆在硅基材 料表面的聚合物层； 所述聚合物层包括 顺丙烯基磷酸 ‑对苯乙烯磺酸锂 共聚物。 2.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料， 其特征在于， 所述硅基材料包括氧化亚 硅、 硅碳材 料或二氧化硅中的任意 一种或至少两种的组合。 3.根据权利要求1或2所述的硅基复合负极材料， 其特征在于， 所述硅基材料的平均粒 径为1～10 μm。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的硅基复合负极材料， 其特征在于， 所述聚合物层的 厚度为10～10 0nm。 5.一种制备权利要求1 ‑4中任一项所述的硅基复合负极材料的方法， 其特征在于， 所述 方法包括以下步骤： 将顺丙烯基磷酸、 对苯乙烯磺酸锂、 引发剂和溶剂进行混合， 反应后得到顺丙烯基磷 酸‑对苯乙烯磺酸锂共聚物， 而后 将顺丙烯基磷酸 ‑对苯乙烯磺酸锂共聚物溶解在有机溶剂 中形成聚合物溶 液， 再加入硅基材 料进行二次混合， 干燥后得到所述硅基复合负极材 料。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述顺丙烯基磷酸和对苯乙烯磺酸锂的摩 尔比为(85:15)～(15: 85)； 优选地， 所述 顺丙烯基磷酸和对苯乙烯磺酸锂的摩尔比为(5 0:50)～(30:70)； 优选地， 所述引发剂包括偶氮二异丁 腈或偶氮二异庚腈； 优选地， 所述溶剂包括甲苯或N ‑甲基吡咯烷酮。 7.根据权利要求5或6所述的方法， 其特 征在于， 所述反应在惰性气氛中进行； 优选地， 所述反应的温度为6 0‑100℃； 优选地， 所述反应的时间为5 ‑12h； 优选地， 所述反应后还 包括加入析 出溶剂和洗涤处 理； 优选地， 所述析 出溶剂包括甲醇、 乙醇、 丙酮或乙酸乙酯中的任意 一种。 8.根据权利要求5 ‑7中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述有机溶剂包括甲苯或N ‑甲 基吡咯烷酮； 优选地， 所述聚合物溶 液的质量浓度为1 1～30％； 优选地， 所述 二次混合在搅拌下进行； 优选地， 所述搅拌的温度为5 0‑85℃； 优选地， 所述搅拌的时间为15 ‑24h。 9.根据权利要求5 ‑8中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述干燥采用喷雾干燥的方 式； 优选地， 所述喷雾 干燥的入口温度为120 ‑190℃； 优选地， 所述喷雾 干燥的出口温度为6 0‑90℃。 10.一种电化学储能装置， 其特征在于， 所述电化学储能装置包括正极、 负极和电解质， 所述负极为权利要求1 ‑4中任一项所述的硅基复合负极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114400306 A 2一种硅基复合负极材料及其制备方 法和电化学储能装 置 技术领域 [0001]本发明属于电极材料技术领域， 具体涉及 一种硅基复合负极材料及其制备方法和 电化学储能装置 。 背景技术 [0002]目前商业化的负极材料为石墨类材料。 石墨的理论比容量高达372mAh/g。 然而， 随 着研究人员对石墨的进一步深入研究， 发现高性能的石墨材料的比容量能够达到360 ‑ 365mAh/g， 这已经非常接近石墨负极的理论比容量。 在这种情况下， 石墨材料难以满足人们 日益增长的对负极具有更高能量密度的需求。 硅基材料因具有高达4200mAh/g的理论比容 量而备受关注， 另外， 硅基材料具有来源广泛、 工作电压较高以及价格低廉等优点， 但是 由 于硅基材料在电池的充放电过程中容易产生巨大体积膨胀(300％)， 进而导致硅颗粒粉化 和导电剂网络和粘结剂网络失效。 [0003]近年来， 氧化亚硅材料在拥有高比容量的同时， 具有比纯硅材料更小的体积膨胀 率， 但相对于石墨负极材料来说， 体积膨胀率仍旧较高， 并且氧化亚硅在 锂离子脱嵌过程中 容易使得固体电解质膜(Solid  Electrolyte  Interphase， SEI)破裂和持续生长， 降低了电 池的循环寿命。 [0004]为了进一步改善氧化亚硅材料中SEI膜稳定性差的问题， 当前主要采用各种物质 对其表面进行包覆， 例如： 碳包覆、 氧化物包覆和固态电解质包覆方式等。 CN107492645A公 开了一种氧化亚硅 ‑石墨烯复合材料及其制备方法。 所述复合材料以氧化亚硅和包覆在氧 化亚硅表面的功能化石墨烯为内核， 以无机锂盐及其碳物质为外壳组成， 石墨烯包覆的方 式能够在一定程度上作为氧化亚硅的缓冲层， 但是石墨烯与硅材料 的结合能力差， 经过多 次充放电循环， 氧化亚硅负极表面的石墨烯包覆层容易被撑开缺口， 导致氧化亚硅与电解 液接触反应生成更多SEI膜。 CN105958023A公开了一种氧化铝包覆硅负极材料的制备方法， 所述制备方法包括以下步骤： 在含氧气氛下， 将纳米硅粉经过500～1000℃的热处理， 得到 预氧化的纳米硅； 将所述预氧化的纳米硅与铝粉和锡粉混合， 经过400～900℃的热处理， 得 到中间体； 而后将所述中间体采用酸或氧化剂处理， 得到氧化铝包覆的硅负极材料。 然而， 氧化铝作为无机物包覆层， 没有韧性， 并在硅负极膨胀过程中容易破裂， 且氧化铝的离子电 导和电子电导差， 导 致硅负极材 料的倍率性能和循环性能差 。 [0005]因此， 在本领域中， 期望开发一种高离子导通性能、 稳定且不易破裂的硅基材料的 缓冲层， 同时复合硅基材料 的制备方法简单， 并且制备得到的锂离子电池具有良好的电化 学性能。 发明内容 [0006]针对现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种硅基复合负极材料及其制备方 法和电化学储能装置。 本发明提供了一种聚合物层包覆的硅基复合负极材料， 顺丙烯基磷 酸‑对苯乙烯磺酸锂共聚物 能够作为硅基材料体积膨胀的缓冲层， 进而很好地缓冲硅基材说　明　书 1/9 页 3 CN 114400306 A 3