负极材料、包括其的负极及负极的制备方法技术

本申请涉及一种负极材料、包括其的负极及负极的制备方法。负极材料包括含硅材料，该含硅材料包括纯硅、硅碳、硅合金、硅氧化物中的至少一种，负极材料中进一步包含碳氟化物。对由负极材料作为工作电极、金属锂作为对电极和包含锂离子导电性物质的电解质构成的电池进行充放电，在绘制工作电极电势V对充放电容量Q进行微分而得到的微分值dQ/dV与工作电极电势V之间的关系曲线图的情况下，在对负极材料进行脱锂方向通电时，0.4V‑0.55V之间的微分值dQ/dV的最大值B与0.2V‑0.35V之间的微分值dQ/dV的最大值A的比值B/A为1.0‑3.0。本申请的负极材料具有优异的循环性能。

Negative electrode material, including its negative electrode and preparation method of negative electrode

【技术实现步骤摘要】
负极材料、包括其的负极及负极的制备方法
本申请涉及电化学领域，具体地涉及一种负极材料、包括其的负极及负极的制备方法。
技术介绍
随着便携式电子产品及通讯电子设备等的快速发展，对具有高能量密度的二次电池的需求日益迫切。相比于传统的石墨类负极材料，硅具有异常高的理论容量，所以近年来，对硅作为负极材料的研究呈爆发式增长。当前硅作为负极材料，虽然能使能量密度得以提高，但其循环稳定性还有待进一步改进。硅负极材料的失效主要源于以下几个方面：硅嵌锂后巨大的体积膨胀；以及硅表面与电解液具有较高的反应活性，使得SEI固体界面膜的厚度持续增加，从而不断地消耗可逆锂，导致容量衰减。因此，开发一种能量密度高且循环性能优异的负极材料迫在眉睫。
技术实现思路
本申请提供一种负极材料、包括其的负极及负极的制备方法以试图在至少某种程度上解决至少一个存在于相关领域中的问题。根据本申请的实施例，本申请提供了一种负极材料，其包括：含硅材料，其中，对由负极材料制备的负极作为工作电极、金属锂作为对电极和包含锂离子导电性物质的电解质构成的电池进行充放电，在绘制工作电极电势V对充放电容量Q进行微分而得到的微分值dQ/dV与工作电极电势V之间的关系曲线图的情况下，在对负极材料进行脱锂方向通电时，0.4V-0.55V之间的微分值dQ/dV的最大值B与0.2V-0.35V之间的微分值dQ/dV的最大值A的比值B/A为约1.0-3.0。根据本申请的实施例，本申请还提供了一种负极的制备方法，其包括：形成包括负极材料的负极；对负极进行嵌锂和脱锂的步骤，其中负极材料包括含硅材料，含硅材料包括纯硅、硅碳、微米硅合金或硅氧化物中的至少一种，其中在嵌锂和脱锂的步骤中，将负极作为工作电极、金属锂作为对电极和包含锂离子导电性物质的电解质构成的电池进行充放电，在绘制工作电极电势V对充放电容量Q进行微分而得到的微分值dQ/dV与工作电极电势V之间的关系曲线图的情况下，在对负极材料进行脱锂方向通电时，0.4V-0.55V之间的微分值dQ/dV的最大值B与0.2V-0.35V之间的微分值dQ/dV的最大值A的比值B/A为约1.0-3.0。根据本申请的实施例，负极材料通过控制负极的嵌锂深度使比值B/A为约1.0-3.0。根据本申请的实施例，含硅材料包括纯硅、硅碳、硅合金或硅氧化物中的至少一种。根据本申请的实施例，当含硅材料包括硅氧化物时，比值B/A为约2.0-3.0。根据本申请的实施例，硅氧化物是以通式SiOx所表示的氧化硅，其中0＜x＜2。根据本申请的实施例，SiOx颗粒的外表面的至少一部分包覆有碳。根据本申请的实施例，SiOx颗粒的中位径1μm＜D50＜10μm。根据本申请的实施例，SiOx颗粒的比表面积小于5m2/g。根据本申请的实施例，负极材料还包括碳氟化物，碳氟化物包含氟化石墨、氟化硬碳、氟化软碳、氟化碳管或氟化石墨烯中的至少一种。根据本申请的实施例，基于负极材料的总重量，碳氟化物的重量百分含量小于或等于约20％。根据本申请的实施例，所述纯硅包括微米颗粒、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜或纳米球中的至少一种。根据本申请的实施例，本申请还提供了一种负极，其包括上述任意一种负极材料。根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电化学装置，其包括上述任意一种负极。根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子装置，其包括上述任意一种电化学装置。本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。附图说明在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。图1是根据实施例1的包括微米硅和氟化石墨的负极材料颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图。图2是关于实施例1的负极材料的氟元素的SEM-EDS(扫描电子显微镜-能谱)图。图3是关于实施例1的负极材料的碳元素的SEM-EDS图。图4是关于实施例1的负极材料的硅元素的SEM-EDS图。图5是实施例1、实施例3和对比例1的对负极进行脱锂时的V-dQ/dV曲线图。图6是实施例1、实施例3和对比例1的脱锂曲线图。图7是实施例1、实施例3和对比例1的循环性能曲线图。具体实施方式本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。为了探究包括含硅材料的负极材料的循环性能，本申请对包括含硅材料的负极材料作为工作电极、金属锂作为对电极和包含锂离子导电性物质的电解质构成的电池进行充放电，并绘制工作电极电势V对充放电容量Q进行微分而得到的微分值dQ/dV与所述工作电极电势V之间的关系(V-dQ/dV)曲线图。在对所述负极材料进行脱锂方向通电时，约0.2V-约0.35V之间的微分值dQ/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极材料，其包括：含硅材料，/n其中，对由所述负极材料制备的负极作为工作电极、金属锂作为对电极和包含锂离子导电性物质的电解质构成的电池进行充放电，在绘制工作电极电势V对充放电容量Q进行微分而得到的微分值dQ/dV与所述工作电极电势V之间的关系曲线图的情况下，在对所述负极材料进行脱锂方向通电时，0.4V-0.55V之间的微分值dQ/dV的最大值B与0.2V-0.35V之间的微分值dQ/dV的最大值A的比值B/A为1.0-3.0。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其包括：含硅材料，
其中，对由所述负极材料制备的负极作为工作电极、金属锂作为对电极和包含锂离子导电性物质的电解质构成的电池进行充放电，在绘制工作电极电势V对充放电容量Q进行微分而得到的微分值dQ/dV与所述工作电极电势V之间的关系曲线图的情况下，在对所述负极材料进行脱锂方向通电时，0.4V-0.55V之间的微分值dQ/dV的最大值B与0.2V-0.35V之间的微分值dQ/dV的最大值A的比值B/A为1.0-3.0。


2.根据权利要求1所述的负极材料，所述含硅材料包括纯硅、硅碳、硅合金或硅氧化物中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的负极材料，所述硅氧化物是以通式SiOx所表示的氧化硅，其中0<x<2。


4.根据权利要求3所述的负极材料，所述SiOx颗粒的外表面的至少一部分包覆有碳。


5.根据权利要求3所述的负极材料，所述SiOx颗粒的中位径1μm<D50<10μm。


6.根据权利要求3所述的负极材料，所述SiOx颗粒的比表面积小于5m2/g。


7.根据权利要求1所述的负极材料，其还包括碳氟化物，所述碳氟化物是氟化石墨、氟化硬碳、氟化软碳、氟化碳管或氟化石墨烯中的至少一种。


8.根据权利要求7所述的负极材料，基于所述负极材料的总重量，所述碳氟化物的重量百分含量小于或等于20％。


9.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成波，鲁宇浩，谢远森，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35