[发明专利]凝胶型硅基负极材料及其制备方法和应用以及锂离子电池

权利要求书

1.一种凝胶型硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极材料包括导电聚合物凝胶和粉体硅源，其中导电聚合物凝胶为三维网状结构，粉体硅源表面被导电聚合物凝胶包覆且分散在导电聚合物凝胶的三维网状结构的骨架中。

2.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述的导电聚合物为有机酸掺杂的导电聚合物；所述有机酸选自植酸、柠檬酸、丁二酸、酒石酸中任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的硅基负极材料，其特征在于，所述有机酸掺杂量，使有机酸与导电聚合物所用单体的摩尔比1:2-10。

4.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述粉体硅源与所述导电聚合物以R(O)-O-Si键结合。

5.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述硅基负极材料还包括添加剂，所述添加剂选自天然石墨、人造石墨、碳纳米管、炭黑中的任一种或多种。

6.根据权利要求1或5所述的硅基负极材料，其特征在于，以所述硅基负极材料的总质量为基准，所述粉体硅源的含量为5％-75％，所述导电聚合物凝胶以导电聚合物计的含量为5％-95％，所述添加剂的含量为0-50％；

优选地，所述硅基负极材料的总质量为基准，所述硅源的含量为5％-50％，所述导电聚合物凝胶以导电聚合物计的含量为5％-65％，所述添加剂的含量为30％-50％。

7.根据权利要求1所述的硅基负极材料，其特征在于，所述粉体硅源的中值粒径为0.05-5.0μm；和/或，所述导电聚合物为聚苯胺、聚苯胺衍生物、聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚吡咯、聚吡咯衍生物中任意一种或多种。

8.权利要求1-7任一所述硅基负极材料的制备方法，包括：

导电聚合物在粉体硅源分散液中在超声条件下进行原位聚合的步骤。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硅基负极材料的制备方法，具体包括：

(1)将用于合成导电聚合物的单体、有机酸、粉体硅源混合，得到混合物A；

(2)将催化剂制成溶液B；

(3)将混合物A与溶液B混合均匀后，在超声条件下进行聚合反应，得到粘稠浆料，经干燥，得到凝胶型硅基负极材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述单体为苯胺、苯胺衍生物、噻吩、噻吩衍生物、吡咯、吡咯衍生物中的至少一种；

和/或，步骤(1)所述粉体硅源为单质硅、硅氧化合物、硅合金中的至少一种；

和/或，步骤(2)所述催化剂为过硫酸铵、过氧化氢、三氯化铁、过氧化苯甲酰、硫酸铈铵、过硫酸钠、硫酸铈中至少一种；

和/或，所述催化剂用量为导电聚合物单体摩尔量的0.1-0.5倍；

和/或，所述有机酸选自植酸、柠檬酸、丁二酸、酒石酸中任意一种或多种；所述有机酸与聚合物单体的摩尔比1:2-10。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)加入反应溶剂，所述反应助溶剂选自水、醇类、酰胺类、酮类、醚类中的任意一种或多种。

12.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的聚合反应条件如下：反应温度为20-40℃，超声频率20KHz-40KHz，超声时间1min-60min。

13.权利要求1-7任一所述硅基负极材料或权利要求8-13任一所述方法制备的硅基负极材料在锂离子电池中的应用。

14.一种锂离子电池，包括权利要求1-7任一所述硅基负极材料或权利要求8-13任一所述方法制备的硅基负极材料、含有锂元素的正极材料、隔膜和电解液。