有机硅氧烷及其制备方法、应用与流程 专利技术说明

有机化合物处理,合成应用技术1.本技术属于电池材料技术领域，具体涉及一种有机硅氧烷及其制备方法、应用。背景技术：2.近年新能源汽车得到蓬勃发展，电池驱动系统是影响新能源汽车性能和成本的主要因素，而二次电池由于具有能量密度高、记忆效应低、工作电压高等特点，成为当前新能源汽车电池驱动系统中动力电源的首选方案。3.二次电池中的电解质盐一般对水比较敏感，可以与电解液中微量水分水解生成氢离子，这样可能腐蚀正极活性材料，影响二次电池的充电循环性能。技术实现要素：4.鉴于上述问题，本技术提供一种有机硅氧烷及其制备方法、应用，旨在解决如何提高电池防水防腐蚀功能的技术问题。5.第一方面，本技术实施例提供一种有机硅氧烷，有机硅氧烷含有如下结构的基团：其中，r1、r2、r3、r4独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种。6.利用有机硅氧烷中的取代的二硅氮基团与水分子反应生成取代的硅醇、氨气以及留在有机硅氧烷中的取代的二硅氧基团的特点，从而可以消除水分子，这样的有机硅氧烷可以作为除水剂用于电池中提高电池的防水性能，同时与水反应后生成的氨气可以与氢离子结合生成铵根离子，这样可以降低酸度，从而进一步提高电池的防腐蚀性能；因此，本技术实施例提供的有机硅氧烷具有很好的防水防氢离子腐蚀性能，将其用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。7.在一实施例中，有机硅氧烷具有如下式i所示的分子通式：式i式i中，r5、r6独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种，n是2~50的整数。8.式i所示的分子通式是带有两个取代的二硅氮基团的聚硅氧烷，这样的有机硅氧烷可以消除更多的水分，用在电池中可以进一步提高电池的防水防腐蚀性能，同时式i所示的分子通式不仅稳定性好，聚合的分子链网络可以更好地保护电池中的材料。9.在一实施例中，式i中，r1、r2、r3、r4、r5、r6独立包括含1~10个碳的烷基。10.该碳原子数范围内形成的有机硅氧烷不仅易于加工，而且较短的烷基相对而言疏水性较低，有利于结合水分子并于之反应，用在电池中可以进一步提高其防水防腐蚀性能。11.在一实施例中，式i中，r1、r2、r3、r4、r5、r6为甲基。12.这样的式i分子即为末端分别连接四甲基二硅氮的聚二甲基硅氧烷，这样的有机硅氧烷可以更好地和水分子反应以进一步提高防水防腐蚀性能。13.在一实施例中，式i中，n是2~30的整数。14.该n取值范围内的有机硅氧烷分子量适中，在提高防水防腐蚀性能的基础上，其低分子量的分子链网络结构也有利于离子传导。15.在一实施例中，有机硅氧烷的粒径dv50为0.1~1μm。16.上述粒径范围内的有机硅氧烷分散性好，可以和电池中的材料很好地复合以提高其稳定性能。17.第二方面，本技术实施例还提供一种上述有机硅氧烷的制备方法，包括：将式ii所示的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂条件下进行硅氢加成反应；式ii。18.利用取代的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂作用下发生硅氢加成反应，从而可以实现对取代的二硅氮烷的固化，得到本技术实施例的有机硅氧烷。19.在一实施例中，催化剂包括卡斯特催化剂、氯铂酸催化剂、氯铑酸催化剂和氯铱酸催化剂中的至少一种；和/或，催化剂的用量为式ii所示的二硅氮烷与乙烯基聚硅氧烷总质量的0.001~0.05%。20.上述催化剂重量和用量可以很好地促进硅氢加成反应。21.第三方面，本技术实施例还提供本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷在电池中作除水添加剂的应用。22.基于本技术实施例的机硅氧烷具有去水功能，同时可以降低酸度，因此可以作为除水添加剂用在电池中，可以提高电池的防水防腐蚀性能，从而提高电池的循环稳定性能。23.第四方面，本技术实施例一种复合材料，复合材料包括：正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种；本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。24.通过利用本技术实施例的有机硅氧烷的防水防腐蚀性能，将正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种与和该有机硅氧烷复合形成具有防水防腐蚀性能的复合材料，这样的复合材料可以提高电池的循环稳定性能。25.在一实施例中，正极活性材料、负极活性材料和隔膜基材中的任意一种材料与有机硅氧烷的质量比为（90~100）：（0.1~2）。26.上述质量比范围内的有机硅氧烷和正极活性材料、负极活性材料或者隔膜基材复合，这样低比例的有机硅氧烷不仅可以复合材料的防水防腐蚀性能，同时有利于活性离子传导。27.在一实施例中，有机硅氧烷与正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种材料混合形成混合物；和/或，有机硅氧烷包覆在正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种材料表面形成核壳结构材料。28.有机硅氧烷与正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种复合后可以形成分散体系的混合物或者核壳体系的复合材料，均可以实现提高复合材料的防水防腐蚀性能效果。29.第五方面，本技术实施例还提供一种电池极片，包括集流体以及与集流体结合的电极活性层，电极活性层含有本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。30.电极极片使用了本技术特有的有机硅氧烷，因而可以提高电极极片的防水防腐蚀性能，这样的正极极片用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。31.在一实施例中，电池极片为正极极片，电极活性层为正极活性层；或者，电池极片为负极极片，电极活性层为负极活性层。32.本技术特有的有机硅氧烷在正极极片或负极极片均可以提高电极极片的防水防腐蚀性能。33.第六方面，本技术实施例还提供一种隔离膜，隔离膜含有本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。34.隔离膜使用了本技术特有的有机硅氧烷，因而可以提高防水防腐蚀性能，这样的隔离膜用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。35.第七方面，本技术实施例提供一种电池，包括正极、负极以及置于正极与负极之间的隔膜，该电池满足如下（1）~（3）中的一项或多项：（1）正极为本技术实施例第五方面提供的电池极片；（2）负极为本技术实施例第五方面提供的电池极片；（3）隔离膜为本技术实施例第六方面提供的隔离膜。36.基于电池使用了特有的电池极片和/或隔离膜，因此这样的电池具有很好的防水防腐蚀性能，稳定性好。37.第八方面，本技术实施例提供一种用电装置，用电装置包括本技术第六方面提供的电池。38.通过采用本技术实施例第七方面提供的电池，这样的用电装置稳定性好，使用寿命长，可以更长久地进行工作。39.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。附图说明40.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术实施例二次电池一实施方式的电池单体结构示意图；图2为图1所示电池单体的分解示意图；图3为本技术实施例电池模块的一实施方式结构示意图；图4为本技术实施例电池包的一实施方式结构示意图；图5为图4所示电池包的分解结构示意图；图6为包含本技术实施例二次电池作为电源的用电装置的一实施方式的示意图。41.附图标记说明：10-电池单体；11-壳体；12-顶盖组件；13-电极组件；20-电池模块；30-电池包；31-上箱体；32-下箱体。具体实施方式42.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。43.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。44.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。45.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。46.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。47.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。“至少一种”指的是一种以上（包括一种、两种、三种等）。48.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。49.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。50.随着传统能源资源的日益减少，新能源存储设备的发展越来越受到重视。其中二次电池因具有高能量密度、高理论容量、良好的循环稳定性和环保特性，备受关注。二次电池不仅可以被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具领域。随着可作为动力电池的二次电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增，同时对二次电池的循环性能等性能要求也越来越高。51.二次电池中的电解质盐一般对水比较敏感，可以与电解液中微量水分水解生成氢离子。以目前商用电解质锂盐lipf6为例，其对水十分敏感，可以与电解液中微量的水分发生反应：lipf6+ h2o→ꢀlif+ 2hf+pof3，而且适当的高温环境下反应变得更加剧烈，生成的hf不仅腐蚀正极活性材料，并且还可能破坏固体电解质界面膜，从而降低二次电池的循环性能。52.目前防止电池材料如正极活性材料腐蚀的常用方法是对正极活性材料进行包覆，例如用氧化铝、氧化镁、氧化硅等碱性氧化物包覆，以消耗电解液生成的h+。但是，无机的碱性氧化物一般呈点状包覆，难以较好地保护正极活性材料防止其不受腐蚀。而且生成的金属离子al3+、mg2+等会破坏sei膜，造成电极阻抗增大，从而使循环恶化。53.基于以上考虑，为了克服目前电池材料防腐蚀方案的缺陷，本技术实施例设计出一种有机硅氧烷，含有取代的二硅氮基团。其可以与环境中的水分子反应并消耗氢离子，从而可以防水防氢离子腐蚀。由此提出了如下技术方案。54.有机硅氧烷第一方面，本技术实施例提供一种有机硅氧烷，有机硅氧烷含有如下结构的基团（取代的二硅氮基团）：其中，r1、r2、r3、r4独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种。55.有机硅氧烷又称有机硅橡胶，是分子主链为-si-o-键的有机硅聚合物，而本技术实施例使用的有机硅氧烷含有取代的二硅氮基团（-sih-nh-si-中，一个硅原子上取代有r1、r2，另一个硅原子上取代有r3、r4，并和有机硅氧烷主链连接），该取代的二硅氮基团具有与水反应的特性，即与水分子反应生成取代的硅醇r1si(oh)r2、氨气（nh3）以及留在有机硅氧烷中的取代的二硅氧基团（即上述结构的取代的二硅氮基团中n替换成o）。56.利用有机硅氧烷中的取代的二硅氮基团与水分子反应特点，从而可以消除水分子，这样的有机硅氧烷可以作为除水剂用于电池中提高电池的防水性能，同时与水反应后生成的氨气可以与氢离子结合生成铵根离子，这样可以降低酸度，从而进一步提高电池的防腐蚀性能；因此，本技术实施例提供的有机硅氧烷具有很好的防水防氢离子腐蚀性能，将其用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。57.酸度一般表示中和1克化学物质所需的氢氧化钾（koh）的毫克数，间接反应其中氢离子浓度。 本技术实施例的有机硅氧烷可以与水反应生的氨气后可以与氢离子结合生成铵根离子，从而降低氢离子浓度，即降低酸度，从而进一步提高防腐蚀性能。58.在一实施例中，有机硅氧烷具有如下式i所示的分子通式：式i式i中，r5、r6独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种，n是2~50的整数。59.式i所示的分子通式是带有两个取代的二硅氮基团的聚硅氧烷，这样的有机硅氧烷可以消除更多的水分，用在电池中可以进一步提高电池的防水防腐蚀性能，同时式i所示的分子通式不仅稳定性好，聚合的分子链网络可以更好地保护电池中的材料。60.式i所示的分子通式与水进行反应，式i结构中，取代的二硅氮基团一个硅原子与有机硅氧烷的分子主链连接，其中的-sih-nh-si键和水分子反应。反应如下：。61.在一实施例中，r1、r2、r3、r4独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种，其中的取代的烷基可以是氨基取代的烷基或者卤取代的烷基，如氟、氯、溴、碘等一种或多种卤素取代的烷基。r5、r6也独立包括氢、氨基、烷基和取代的烷基中的至少一种，其中的取代的烷基也可以是氨基取代的烷基或者卤取代的烷基。62.进一步地，r1、r2、r3、r4、r5、r6分别独立选自含1~10个碳的烷基，示例性地，例如烷基可以是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基。n是2~50的整数，示例性地，例如n可以是2、4、6、8、10、15、20、25、28、30、38、40、42、44、48、50等。63.上述式i所示的分子通式是带有两个取代的二硅氮基团的聚硅氧烷，取代的基二硅氮基团位于分子主链两端。具有该式i所示的分子链的有机硅氧烷可以消除更多的水分。该1~10个碳原子数范围内形成的有机硅氧烷，不仅易于加工，而且较短的烷基相对而言疏水性较低，这样的有机硅氧烷更有利于结合水分子并于之反应，从而可以更好地提高电池材料防水防腐蚀性能。64.在一实施例中，式i的有机硅氧烷中，r1、r2、r3、r4、r5、r6为甲基。这样的式i分子即为末端分别连接四甲基二硅氮的聚二甲基硅氧烷，这样的有机硅氧烷可以更好地和水分子反应以进一步提高电池材料的防水防腐蚀性能。65.在一实施例中，式i的有机硅氧烷中，n是2~30的整数。n=2~30，这样聚合形成的有机硅氧烷分子量适中，在提高电池材料的防水防腐蚀性能的基础上，其较低分子量的网络结构也有利于离子传导。66.在一实施例中，有机硅氧烷的粒径dv50为0.1~1μm。平均粒径表示固体颗粒群几何尺寸的一种尺度，本技术中平均粒径以dv50表示，即一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。本技术实施例中，含有取代的二硅氮基团的有机硅氧烷的平均粒径为0.1~1μm，示范例中，有机硅氧烷的平均粒径可以为0.1μm、0.5μm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.5μm、0.6μm、0.8μm、1μm等典型但非限制性的平均粒径。上述平均粒径范围内的有机硅氧烷分散性好。67.有机硅氧烷的制备第二方面，本技术实施例还提供一种上述有机硅氧烷的制备方法，包括：将式ii所示的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂条件下进行硅氢加成反应；式ii。68.利用式ii所示的二硅氮烷即取代的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂作用下发生硅氢加成反应，从而可以实现对取代的二硅氮烷的固化，得到本技术实施例的有机硅氧烷。69.上述制备方法的具体方程式如下：；利用式ii所示的二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷在催化剂作用下发生硅氢加成反应，从而可以实现对取代的二硅氮烷基团固化在有机硅氧烷上，以得到式i所示的有机硅氧烷。其中，以r1、r2、r3、r4、r5、r6为甲基为例，四甲基二硅氮烷与带乙烯基的二甲基聚硅氧烷的反应过程如下：；四甲基二硅氮烷与带乙烯基的二甲基聚硅氧烷进行硅氢加成反应，从而得到含四甲基二硅氮烷的有机硅氧烷。70.在一实施例中，上述硅氢加成反应中，催化剂的种类可以包括卡斯特（卡斯特催化剂）催化剂、氯铂酸催化剂、氯铑酸催化剂和氯铱酸催化剂中的至少一种；这些催化剂具有很好的催化效果。71.在一实施例中，上述硅氢加成反应中，四烷基二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷的摩尔量比可以是1：（1~2）。这样的比例可以将四烷基二硅氮烷充分固化在有机硅氧烷中。72.在一实施例中，上述硅氢加成反应中，催化剂的用量为四烷基二硅氮烷和所述乙烯基聚硅氧烷总质量的0.001~0.05%。该催化剂重量用量可以很好地促进四烷基二硅氮烷和乙烯基聚硅氧烷发生硅氢加成反应。73.进一步地，上述硅氢加成反应结束后，还可以进一步固化处理和研磨处理，从而得到所需粒径的正极复合材料。其中，固化处理可以是将硅氢加成反应生产至100~120℃烘箱中固化。研磨处理可以是将固化后的产物通过机械分切+球磨得到d50为0.1~1μm的有机硅氧烷产品。74.有机硅氧烷的应用第三方面，本技术实施例还提供本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷在电池中作除水添加剂的应用。75.基于本技术实施例的机硅氧烷具有去水功能，同时可以降低酸度，因此可以作为除水添加剂用在电池中，可以提高电池的防水防腐蚀性能，从而提高电池的循环稳定性能。76.具体地，有机硅氧烷根据需要可以用在电池的正极极片中，也可以用在负极极片中，也可以用在隔离膜以及电解液中。其用作除水添加剂在相应的位置除水，降低酸度，从而提高电池的循环稳定性。77.复合材料第四方面，本技术实施例一种复合材料，复合材料包括两种：（1）正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种；（2）本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。78.通过利用本技术实施例的有机硅氧烷的防水防腐蚀性能，将该性能的有机硅氧烷与正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种复合，从而可以使复合材料具有防水防腐蚀性能，这样的复合材料可以提高电池的循环稳定性能。79.具体地，正极活性材料可以和本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷复合形成复合材料，这样的复合材料可以用在正极极片中。负极活性材料可以和本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷复合形成复合材料，这样的复合材料可以用在负极极片中。隔离膜基材可以和本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷复合形成复合材料，这样的复合材料可以直接制成隔离膜。80.在一实施例中，正极活性材料、负极活性材料和隔膜基材中的任意一种材料与有机硅氧烷的质量比为（90~100）：（0.1~2）。上述质量比范围内的有机硅氧烷和正极活性材料、负极活性材料或者隔膜基材复合，这样低比例的有机硅氧烷不仅可以复合材料的防水防腐蚀性能，同时有利于活性离子传导。81.在一实施例中，有机硅氧烷与正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种材料混合形成混合物；和/或，有机硅氧烷包覆在正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种材料表面形成核壳结构材料。82.有机硅氧烷与正极活性材料、负极活性材料和隔离膜基材中的任意一种复合后可以形成分散体系的混合物或者核壳体系的复合材料，均可以实现提高复合材料的防水防腐蚀性能效果。83.利用有机硅氧烷中的取代的二硅氮基团与水分子反应可以消除材料周围的水分子，从而提高材料的防水性能，同时生成的氨气还可以进一步与周围环境中的氢离子结合生成铵根离子，这样可以降低材料周围环境的酸度（即降低氢离子浓度），从而提高材料的防腐蚀性能。因此，本技术实施例提供复合材料具有很好的防水防腐蚀性能，是基于有机硅氧烷的保护作用，具有很好的稳定性，将这样的复合材料用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。84.在一实施例中，以正极活性材料为例，有机硅氧烷分散在正极活性材料之间形成分散体系。这样，有机硅氧烷和正极活性材料复合后可以形成分散体系的正极复合材料，正极复合材料中含有二硅氮基团的有机硅氧烷可以提高正极复合材料的防水防腐蚀性能。或者，有机硅氧烷包覆在正极活性材料表面形成核壳结构。这样，有机硅氧烷和正极活性材料复合后可以形成核壳体系的正极复合材料，内核是正极活性材料，外壳可以是含有取代的二硅氮基团的有机硅氧烷，核壳结构的正极复合材料具有很好的稳定性，而且具有很好的防水防腐蚀性能。85.在一实施例中，正极活性材料可以是锂离子活性材料，这样的正极活性材料可以用在锂离子二次电池中，或者正极活性材料可以是钠离子活性材料，这样的正极活性材料可以用在钠离子二次电池中。具体地，以锂离子活性材料为例，可以包括钴酸锂（lco）、锰酸锂（lmo）、磷酸铁锂（lfp）、三元材料（镍钴锰酸锂ncm或镍钴铝酸锂nca）。具体地，以三元材料镍钴锰酸锂ncm为例，可以是li(nixcoymnz)o2，其中，0.5≤x＜1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，其中x+y+z=1。86.在一实施例中，正极活性材料的d50=2~15μm。示范例中，正极活性材料的平均粒径可以为2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、12μm、14μm、15μm等典型但非限制性的平均粒径。上述平均粒径范围内的正极活性材料具有很好的分散性。87.在一实施例中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等中至少一种。88.在一实施例中，隔离膜基材可采用本领域公知的用于电池隔离膜的材料。作为示例，隔离膜基材可包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯中的一种或几种。89.上述复合材料的制备步骤包括：将本技术实施例的有机硅橡胶和正极活性材料（或者负极活性材料或者隔离膜基材）进行混合处理，得到复合材料。或者将本技术实施例的有机硅橡胶包覆在正极活性材料（或者负极活性材料或者隔离膜基材）表面，得到复合材料。混合过程可以是常规的分散设备进行分散均匀混合。包覆过程也可以是常规的包覆工艺进行包覆形成。90.电池极片第五方面，本技术实施例还提供一种电池极片，包括集流体以及与集流体结合的电极活性层，电极活性层含有本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。91.电极极片使用了本技术特有的有机硅氧烷，因而可以提高电极极片的防水防腐蚀性能，这样的正极极片用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。92.在一实施例中，电池极片为正极极片，电极活性层为正极活性层；或者，电池极片为负极极片，电极活性层为负极活性层。本技术特有的有机硅氧烷在正极极片或负极极片均可以提高电极极片的防水防腐蚀性能。93.在一些实施方式中，正极极片的集流体又称正极集流体，负极极片的集流体又称负极集流体，可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材如聚丙烯（pp）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（pbt）、聚苯乙烯（ps）、聚乙烯（pe）等的基材上而形成。94.在一些实施方式中，正极极片包括集流体以及与集流体结合的正极活性层。正极活性层添加有本技术实施例的有机硅氧烷，有机硅氧烷以添加剂的方式加入正极活性层中；或者正极活性层含有本技术实施例的有机硅氧烷与正极活性材料复合形成的复合材料。95.进一步地，正极活性层还包括粘结剂，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯（pvdf）、聚四氟乙烯（ptfe）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。在一些实施方式中，正极活性层还包括导电剂，导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。在一些实施方式中，负极极片包括负极集流体和结合在负极极集流体上的正极活性层。其中，负极活性层含有负极活性材料，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等中至少一种。96.在一些实施方式中，负极极片包括集流体以及与集流体结合的负极活性层。负极活性层添加有本技术实施例的有机硅氧烷，有机硅氧烷以添加剂的方式加入负极活性层中；或者负极活性层含有本技术实施例的有机硅氧烷与负极活性材料复合形成的复合材料。进一步地，负极极片的负极活性层还可选地包括粘结剂。粘结剂可选自丁苯橡胶（sbr）、聚丙烯酸（paa）、聚丙烯酸钠（paas）、聚丙烯酰胺（pam）、聚乙烯醇（pva）、海藻酸钠（sa）、聚甲基丙烯酸（pmaa）及羧甲基壳聚糖（cmcs）中的至少一种。负极活性层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。在一些实施方式中，负极活性层还可选地包括其他助剂，例如分散剂、增稠剂（如羧甲基纤维素钠（cmc-na））等。97.上述电池极片的制备方法，包括如下步骤：t01：配制分散有活性材料、有机硅氧烷、导电剂和粘结剂的电极浆料；t02：将电极浆料涂覆在集流体上进行烘干处理，得到电池极片。98.隔离膜第六方面，本技术实施例还提供一种隔离膜，隔离膜含有本技术实施例第一方面提供的有机硅氧烷和/或本技术实施例第二方面提供的制备方法制备得到的有机硅氧烷。99.隔离膜使用了本技术特有的有机硅氧烷，因而可以提高防水防腐蚀性能，这样的隔离膜用在电池中可以提高电池的循环稳定性能。100.在一实施例中，隔离膜可以是本技术实施例的有机硅氧烷和隔离膜基材复合形成复合材料后进行成膜工艺得到。或者，将本技术实施例的有机硅氧烷掺杂在隔离膜基膜中，而隔离膜基膜可采用本领域公知的用于电池隔离膜的材料。作为示例，隔离膜基膜可包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜中的一种或几种。101.电池第七方面，本技术实施例提供一种电池，包括正极、负极以及置于正极与负极之间的隔膜，该电池满足如下（1）~（3）中的一项或多项：（1）正极为本技术实施例第五方面提供的电池极片；（2）负极为本技术实施例第五方面提供的电池极片；（3）隔离膜为本技术实施例第六方面提供的隔离膜。102.基于电池使用了特有的电池极片和/或隔离膜，因此这样的电池具有很好的防水防腐蚀性能，稳定性好。103.在一实施例中，电池为二次电池，二次电池包括锂离子二次电池或钠离子二次电池。104.通常情况下，二次电池包括正极、负极、电解质和隔膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。105.电解质在正极片和负极片之间起到传导离子的作用。电解质采用电解液。电解液包括电解质盐和溶剂。对于二次电池为锂离子电池，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。对于二次电池为钠离子电池，相应的电解质盐换成钠盐。106.在一些实施方式中，电解液中的溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。107.在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。108.一些实施例中，本技术实施例二次电池可以包括电池单体、电池模块、电池包中的任一种。109.其中，电池单体是指包括电池壳体和封装于该电池壳体内的电芯。电池单体的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。如图1所示的方形结构的电池单体10。110.在一些实施例中，如图2所示，电池单体10的外包装可包括壳体11和顶盖组件12。壳体11可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体11具有与容纳腔连通的开口，顶盖组件12用于盖设开口，以封闭容纳腔。本技术实施例二次电池所含的正电极、隔膜和负极片可经卷绕工艺和/或叠片工艺形成电极组件13。电极组件13封装于容纳腔。电解液浸润于电极组件13中。电池单体10所含电极组件13的数量可以为一个或多个，可以根据实际需求来调节。111.电池单体10的制备方法是公知的。在一些实施例中，可将正极片、隔膜和负极片和电解液组装形成电池单体10。作为示例，可将正极片、隔膜和负极片经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件13，将电极组件13置于外包装中，烘干后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到电池单体10。112.电池模块是指由该电池单体10组装而成，也即是可以含有多个该电池单体10，具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。113.一些实施例中，图3是作为一个示例的电池模块20的示意图。如图3所示，在电池模块20中，多个电池单体10可以是沿电池模块20的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个电池单体10进行固定。114.可选地，电池模块20还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池单体10容纳于该容纳空间。115.电池包是指由上文电池单体10组装而成，也即是可以含有多个电池单体10，其中，多个该电池单体10可以组装成上文电池模块20。电池包所含的电池单体10或电池模块20具体数量可根据电池包的应用和容量进行调节。116.如实施例中，图4和图5是作为一个示例的电池包30的示意图。在电池包30中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块20。电池箱包括上箱体31和下箱体32，上箱体31用于盖设下箱体32，并形成用于容纳电池模块20的封闭空间。多个电池模块20可以按照任意的方式排布于电池箱中。117.用电装置第七方面，本技术实施例还提供一种用电装置，用电装置包括上文本技术实施例电池。电池可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。因此本技术实施例用电装置循环性能好。118.用电装置可以但不限于是移动设备（例如手机、笔记本电脑等）、电动车辆（例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等）、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。该用电装置可以根据其使用需求来选择二次电池单体、电池模块或电池包。119.图6是作为一个示例的用电装置的示意图。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。120.作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该用电装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。121.实施例以下，说明本技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。122.1. 正极极片及其制备方法实施例实施例a1一种正极极片，包括集流体以及与集流体集合的正极活性层，正极活性层含有正极活性材料、导电剂、粘结剂、含有四烷基二硅氮基团的有机硅氧烷。123.正极片的制备方法包括：制备有机硅氧烷：将乙烯基的二甲基聚硅氧烷与四甲基二硅氮烷、催化剂karstedt混合均匀进行硅氢加成催化反应；其中催化剂的量为乙烯基的二甲基聚硅氧烷与六甲基二硅氮烷总质量的0.005%，乙烯基的二甲基聚硅氧烷与四甲基二硅氮烷的摩尔比为1:1。硅氢加成催化反应结束后将产物放至120℃烘箱中固化30min，然后机械分切+球磨2h得到dv50为0.3μm的有机硅氧烷。124.正极浆料配制：将上述制备的有机硅氧烷作为添加剂与正极活性材料ncm622、导电剂碳黑、粘结剂聚偏二氟乙烯（pvdf）按质量比0.5：96.5：1：2（即添加剂有机硅氧烷占原料总量0.5%）溶于有机溶剂甲基吡咯烷酮（nmp）中，充分搅拌混合均匀后得到正极浆料。125.制片：将上述配制的正极浆料均匀涂覆于铝箔上，之后经过烘干、冷压、分切，得到正极极片。126.实施例a2一种正极极片，除了有机硅氧烷、正极活性材料、导电剂碳黑、粘结剂的质量比为0.1：96.9：1：2之外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。127.实施例a3一种正极极片，除了有机硅氧烷、正极活性材料、导电剂碳黑、粘结剂的质量比为1：96：1：2之外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。128.实施例a4一种正极极片，除了有机硅氧烷、正极活性材料、导电剂碳黑、粘结剂的质量比为2：95：1：2之外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。129.实施例a5一种正极极片，除了正极活性层中的有机硅氧烷和正极活性材料是以核壳结构的正极复合材料（内核是正极活性材料、壳层是有机硅氧烷）添加外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。130.实施例a6一种正极极片，除了有机硅氧烷的dv50为1μm的外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。131.实施例a7一种正极极片，除了有机硅氧烷是由乙烯基的二乙基聚硅氧烷与四乙基二硅氮烷为原料进行硅氢加成催化反应制备得到外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。132.对比例a1一种正极极片，除了将有机硅氧烷替换为六甲基二硅氮烷外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。133.对比例a2一种正极极片，除了将有机硅氧烷替换为乙烯基的二甲基聚硅氧烷外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。134.对比例a3一种正极极片，除了将有机硅氧烷替换为氧化铝外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。135.对比例a4一种正极极片，除了将有机硅氧烷去除外，其他材料种类和制备工艺步骤均与实施例a1相同。136.2. 二次电池单体实施例实施例b1至实施例b7和对比例b1至对比例b4；本实施例b1至实施例b7和对比例b1至对比例b4分别提供一种二次电池单体，各二次电池单体包括正极极片、隔膜和负极极片形成的电芯，还包括电解液，二次电池为锂离子电池。其中，实施例b1至实施例b7和对比例b1至对比例b4的正极极片分别对应为实施例a1至实施例a7和对比例a1至对比例a4提供的正极极片。其中，上文实施例a1中正极极片作为二次电池实施例b1电池电芯中正极极片，实施例a2中正极极片作为二次电池实施例b2电池电芯中正极极片，依次类推，对比例a4中正极极片作为二次电池对比例b4电池电芯中正极极片。137.二次电池的制备方法包括：负极极片制备：将负极活性材料人造石墨、导电剂碳黑、粘结剂丁苯橡胶（sbr）、增稠剂羟甲基纤维素钠（cmc）按照重量比为96.2：0.8：0.8：1.2溶于溶剂中，混合均匀后制备成负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上，经过烘干、冷压、分切得到负极极片。138.电解液：在氩气气氛手套箱中（h2o《0.1ppm，o2《0.1ppm），将有机溶剂碳酸乙烯酯（ec）/碳酸甲乙酯（emc）按照体积比3/7混合均匀，加入12.5% lipf6锂盐溶解于有机溶剂中，搅拌均匀，得到电解液。139.隔膜是聚丙烯膜。140.二次电池组装：正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯，给裸电芯焊接极耳，并将裸电芯装入铝壳中，并在100℃下烘烤除水，随即注入电解液并封口，得到不带电的电池。不带电的电池再依次经过静置、热冷压、化成、整形、容量测试等工序，锂离子二次电池产品。141.性能测试将上述实施例和对比例的二次电池单体分别进行测试。142.（1）本技术实施例有机硅氧烷的平均粒径参数测试过程如下：体积平均粒径dv50测试设备型号：马尔文2000（mastersizer 2000）激光粒度仪，参考标准流程：gb/t19077-2016/iso 13320:2009，具体测试流程：取待测样品适量（样品浓度保证8-12%遮光度即可），加入20ml去离子水，同时外超5min（53khz/120w）,确保样品完全分散，之后按照gb/t19077-2016/iso 13320:2009标准对样品进行测定。143.（2）电池的循环性能测试：上述实施例和对比例得到的二次电池的容量保持率测试过程如下：在25℃下，将制备的二次电池产品以1/3c恒流充电至4.3v，再以4.3v恒定电压充电至电流为0.05c，搁置5min，再以1/3c放电至2.8v，所得容量记为初始容量c0。对上述同一个电池重复以上步骤，并同时记录循环第n次后电池的放电容量cn，则每次循环后电池容量保持率pn=cn/c0*100%。144.该测试过程中，第一次循环对应n=1、第二次循环对应n=2、直至第500次循环对应n=500。表1中二次电池容量保持率数据是在上述测试条件下循环500次之后测得的数据，即p500的值。145.由表1中测试结果可知：本技术实施例使用了有机硅氧烷材料，因含四烷基二硅氮基团的有机硅氧烷能有效消耗循环过程中产生的hf，从而保护阴极表面不受腐蚀，因此相对对比例，本技术实施例因有机硅氧烷作用使电池电芯循环性能均有不同程度的改善，而且有机硅氧烷添加量越多，改善越明显。对比例b1单独添加六甲基二硅氮烷至电解液中，恶化电解液电导率导致极化增大，循环变差。同时，对比例b2-4添加乙烯基的二甲基聚硅氧烷或氧化铝替换有机硅氧烷或者不添加有机硅氧烷均达不到本技术循环效果。146.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。









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