二次电池负极材料，其制备方法及含有该负极材料的电池技术

本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种二次电池负极材料，其制备方法及含有该负极材料的电池。本申请的二次电池负极材料包括内核颗粒、包覆于内核颗粒表面的连接碳层以及分布于连接碳层表面的导电炭微粒。本申请用高分子聚合物作为粘接剂，在现有负极活性材料的表面均匀包覆上一层小颗粒炭质材料，从而能够在极片中形成有效的、稳定的导电网络，大幅提升了材料的动力学性能，使电芯具有良好的倍率性能和快充能力。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种二次电池负极材料，其制备方法及含有该负极材料的电池。
技术介绍
现有的二次电池的负极材料，在极片制作过程中需要加入SuperP等导电碳并干混分散，以在负极极片中形成导电网络，提升负极的动力学学性能。但由于导电碳材料的颗粒较小，需要较长时间干混以分散均匀，导电碳不能完全发挥作用。在二次电池的使用过程中，随着循环次数的延长，由于粘合剂的失效与颗粒重排的发生，很难保证导电碳与活性物质的良好接触，从而可引发电芯长循环后动力学性能的恶化。同时，如果由于负极的动力学性能不能满足需求，锂离子会在负极表面被还原为金属锂，从而引发电芯容量衰减与严重的安全问题。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的首要专利技术目的在于提出一种二次电池负极材料。本申请的第二专利技术目的在于提出该二次电池负极材料的制备方法。本申请的第三专利技术目的在于提出含有该二次电池负极材料的电池。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及二次电池负极材料，所述二次电池负极材料包括内核颗粒、包覆于所述内核颗粒表面的连接碳层以及分布于所述连接碳层表面的导电炭微粒。优选的，所述二次电池负极材料的中值粒径为1.5～60.0μm。优选的，所述内核颗粒选自含碳材料或含硅材料，优选的，所述含碳材料选自石墨、软碳、硬碳或中间相碳微球；所述含硅材料选自氧化硅。优选的，所述内核颗粒的中值粒径为1.0～40.0μm，所述导电炭微粒的中值粒径为10～5000nm。优选的，所述连接碳层的厚度为100～5000nm。优选的，所述导电炭微粒选自SuperP、乙炔黑、碳纳米管、鳞片石墨、软碳或硬碳中的至少一种。本申请还涉及该二次电池负极材料的制备方法，至少包括以下步骤：(1)将所述内核颗粒与所述连接碳层的前驱体进行混合，得到第一改性材料；(2)将所述第一改性材料与所述导电炭微粒或所述导电炭微粒的前驱体进行混合；(3)将步骤(2)得到的产物进行碳化，得所述二次电池负极材料。优选的，在步骤(1)中，所述连接碳层的前驱体选自聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、沥青、糠醛树脂、环氧树脂或酚醛树脂中的至少一种。优选的，在步骤(1)中，所述内核颗粒与所述连接碳层的前驱体的质量比为5～40：1；优选的，在步骤(1)中，所述混合在常温条件下进行或在加热的条件下进行，所述加热的温度为400～500℃；所述混合的时间为3～5小时；所述混合采用搅拌混合的方式，混合搅拌的转速为10～2000r/min。优选的，在步骤(2)中，所述导电炭微粒或所述导电炭微粒的前驱体与所述第一改性材料的重量比为0.5～5：100；优选的，在步骤(2)中，所述导电炭微粒的前驱体选自聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、柠檬酸、沥青、糠醛树脂、环氧树脂或酚醛树脂中的至少一种，所述导电炭微粒的前驱体经碳化形成软碳或硬碳；优选的，在步骤(2)中，所述混合在常温条件下进行或在加热的条件下进行，所述加热的温度为300～400℃；所述混合的时间为0.5～3小时；所述混合采用搅拌混合的方式，混合搅拌的转速为10～600r/min。优选的，在步骤(3)中，所述碳化的条件为：以0.3～0.8℃/min的速度为升温至950～1150℃，并保温8～10小时。本申请一种二次电池，所述二次电池中含有正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述负极极片中含有本申请的二次电池负极材料。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：本申请用高分子聚合物作为粘接剂，在现有负极活性材料的表面均匀包覆上一层小颗粒炭质材料，从而能够在极片中形成有效的、稳定的导电网络，大幅提升了材料的动力学性能，使电芯具有良好的倍率性能和快充能力。采用本申请的二次电池负极材料进行极片的制备时，无需外加导电碳材料和使用干混工艺，有效降低了电芯的制造成本。本申请的制备方法简单、易控制、制造成本低廉，易于实现规模化生产。附图说明图1为二次电池负极材料的结构示意图；图2为二次电池负极材料的扫描电镜照片(3000倍)；图3为二次电池负极材料的扫描电镜照片(10000倍)；图4为包覆前的内核颗粒的扫描电镜照片(3000倍)；其中：1-内核颗粒；2-连接碳层；3-导电炭微粒。下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。具体实施方式本申请涉及一种二次电池负极材料，包括内核颗粒1、包覆于内核颗粒表面的连接碳层2以及分布于连接碳层表面的导电炭微粒3。本申请的连接碳层和导电碳微粒均为碳。通过在内核颗粒表面均匀固定有一层导电炭微粒，从而可在极片中形成有效的，稳定的导电网络，大幅提升了负极材料的动力学性能，使电芯具有良好的快充能力。其结构示意图如图1所示。通过扫描电镜观察，本申请的二次电池负极材料的电镜照片如图2和图3所示，包覆前的内核颗粒的电镜照片如图4所示。由电镜观察可发现，导电炭微粒均匀分布于内核颗粒的表面，导电炭微粒覆盖内核颗粒的表面积的0.1～20％，从而作为负极材料表面的接触位点，用于形成导电网络。作为本申请二次电池负极材料的一种改进，本申请的二次电池负极材料的中值粒径为1.5～60.0μm。负极材料的中值粒径过小会的话，材料的比表面积过大，制备到的电芯的日历寿命极差；但如果负极材料的中值粒径过大，会导致负极材料在制备活性物质层时的难以涂布均匀。作为本申请二次电池负极材料的一种改进，内核颗粒选自含碳材料或含硅材料。本申请中内核颗粒选用在高温条件下稳定的材料即可，并不仅限于上述含碳材料或含硅材料。作为本申请二次电池负极材料的一种改进，含碳材料选自石墨、软碳、硬碳或中间相碳微球，含硅材料选自氧化硅。含碳材料、含硅材料可选自以上材料并不限于此。作为本申请二次电池负极材料的一种改进，当含碳材料选自石墨时，石墨的纯度≥98％；并优选球形或类球形的石墨颗粒，例如可选自未石墨化球形天然石墨或球形人造石墨。作为本申请二次电池负极材料的一种改进，内核颗粒的中值粒径为1.0～40.0μm，导电炭微粒的中值粒径为10～5000nm。作为本申请二次电池负极材料的一种改进，连接碳层的厚度为50～5000nm；如果连接碳层过厚会恶化材料的化学稳定性，从而影响电芯的循环寿命和日历寿命，过薄会导致无法起到粘接作用，导电碳会发生脱落。作为本申请二次电池负极材料的一种改进，导电炭微粒选自SuperP、乙炔黑、碳纳米管、鳞片石墨、软碳或硬碳中的至少一种；其中软碳或硬碳是通过导电炭微粒的前驱体碳化得到，例如沥青碳化形成软碳，聚氯乙烯碳化形成硬碳。本申请还涉及该二次电池负极材料的制备方法，至少包括以下步骤：(1)将内核颗粒与连接碳层的前驱体混合，形成包覆有连接碳层的前驱体的第一改性材料；(2)将第一改性材料与导电炭微粒或导电炭微粒的前驱体混合，将导电炭微粒或导电炭微粒的前驱体分散于第一改性材料的表面；(3)将步骤(2)得到的产物进行碳化，得二次电池负极材料。本申请通过两次混合、一次碳化的方法，首先包覆于内核颗粒表面的连接碳层的前驱体经过碳化形成具有连接作用的碳层，后分散的导电炭微粒的前驱体经过碳化形成导电炭微粒。在碳化过程中，中间碳层与导电炭微粒之间由C-C健形成牢固的连接。并且经拉曼光谱图片发现，包覆前内核颗粒表面为石墨结构，结晶度高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池负极材料，其特征在于，所述二次电池负极材料包括内核颗粒、包覆于所述内核颗粒表面的连接碳层以及分布于所述连接碳层表面的导电炭微粒。

【技术特征摘要】
1.一种二次电池负极材料，其特征在于，所述二次电池负极材料包括内核颗粒、包覆于所述内核颗粒表面的连接碳层以及分布于所述连接碳层表面的导电炭微粒。2.根据权利要求1所述的二次电池负极材料，其特征在于，所述二次电池负极材料的中值粒径为1.5～60.0μm。3.根据权利要求1所述的二次电池负极材料，其特征在于，所述内核颗粒选自含碳材料或含硅材料，优选的，所述含碳材料选自石墨、软碳、硬碳或中间相碳微球；所述含硅材料选自氧化硅。4.根据权利要求1所述的二次电池负极材料，其特征在于，所述内核颗粒的中值粒径为1.0～40.0μm，所述导电炭微粒的中值粒径为10～5000nm。5.根据权利要求1所述的二次电池负极材料，其特征在于，所述连接碳层的厚度为100～5000nm。6.根据权利要求1所述的二次电池负极材料，其特征在于，所述导电炭微粒选自SuperP、乙炔黑、碳纳米管、鳞片石墨、软碳或硬碳中的至少一种。7.一种如权利要求1～6任一权利要求所述的二次电池负极材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：(1)将所述内核颗粒与所述连接碳层的前驱体进行混合，得到第一改性材料；(2)将所述第一改性材料与所述导电炭微粒或所述导电炭微粒的前驱体进行混合；(3)将步骤(2)得到的产物进行碳化，得所述二次电池负极材料。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述连...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈睿，何立兵，李纾黎，马建军，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35