负极材料、电池和车辆制造技术

本发明专利技术公开了负极材料、电池和车辆。其中，负极材料包括：第一负极活性物质、第二负极活性物质、第三负极活性物质、第一负极导电剂、第二负极导电剂、第三负极导电剂、第一负极粘结剂、第二负极粘结剂和第三负极粘结剂，所述第一负极活性物质为硅基负极材料，所述第一负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的10～30％。该负极材料通过采用高硅含量的活性物质，能量密度可达到320W·h/kg或更高，同时通过其他负极材料组分的优化，可以获得更佳的循环寿命等性能。

【技术实现步骤摘要】
负极材料、电池和车辆
本专利技术涉及电池
，具体而言，本专利技术涉及负极材料、电池和车辆。
技术介绍
随着新能源电动汽车的快速发展，对锂离子二次电池的能量密度要求日益提高。提高电池的能量密度，既有利于提高电动汽车的续驶里程，又显著降低目前遇到的高成本难题。锂离子电池高镍正极材料应用、负极材料从石墨向硅基材料转型是实现上述目标的重要措施。目前，产业界大多采取硅碳复合路线来提升硅基负极应用水平、循环性、倍率特性等基本性能满足应用要求，现已成功应用在电动工具、动力电池等市场。展望未来，高镍三元正极、500mA·h/g以上的硅基负极材料制备、应用还有诸多技术难点。随着近年来电动汽车的迅速发展，动力电池的长续航里程要求也逐步提高，目前行业内成熟技术水平在240～270W·h/kg，并向300W·h/kg目标研发。现有技术多采用镍钴锰三元、硅基负极材料体系进行电池开发；但正极较高的残碱含量引发的加工风险以及硅负极嵌锂时大幅膨胀等问题长期难以得到良好地解决。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出负极材料和应用该负极材料的电池。该负极材料通过采用高硅含量的活性物质，能量密度可达到320W·h/kg或更高，同时通过其他负极材料组分的优化，可以获得更佳的循环寿命等性能。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种负极材料。根据本专利技术的实施例，该负极材料包括：第一负极活性物质、第二负极活性物质、第三负极活性物质、第一负极导电剂、第二负极导电剂、第三负极导电剂、第一负极粘结剂、第二负极粘结剂和第三负极粘结剂，所述第一负极活性物质为硅基负极材料，所述第一负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的10～30％。根据本专利技术实施例的负极材料通过采用高硅含量的活性物质，其能量密度显著提高。考虑到髙硅体系可能带来的负面影响，本专利技术的负极材料通过采用多种不同导电剂进行复配，可以构建得到更优良的导电网络系统，更加有利于降低由于高硅体积膨胀导致的导电剂与活性物质接触不良的现象，使电池的电阻明显降低，表现出更佳的倍率性能。并且三维导电网络更加适应髙硅体系的体积膨胀，可以有效降低由体积膨胀引起的结构破坏，提升电池的综合性能。同时，多种不同粘结剂的复配，极大地提升了粘结剂的粘结效果，使其能够显著抑制髙硅体系的体积膨胀，进一步降低因体积膨胀造成的负极破碎，避免了SEI膜的重生和电解液的分解。综上所述，本专利技术的负极材料有效克服了髙硅体系所带来的负面影响，经检测，其能量密度可达到320W·h/kg或更高，循环600次容量保持率在80％以上。另外，根据本专利技术上述实施例的负极材料还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述第一负极活性物质为经过预锂化的硅基负极材料。在本专利技术的一些实施例中，所述第二负极活性物质和所述第三负极活性物质分别为两种不同的石墨类负极活性物质。在本专利技术的一些实施例中，所述第二负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的2～30％。在本专利技术的一些实施例中，所述第三负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的40～60％。在本专利技术的一些实施例中，所述第一负极导电剂为导电炭黑。在本专利技术的一些实施例中，所述第一负极导电剂的含量为所述负极材料总质量的0.1～1.0％。在本专利技术的一些实施例中，所述第二负极导电剂为碳纳米管。在本专利技术的一些实施例中，所述第二负极导电剂为单层碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述第二负极导电剂的含量为所述负极材料总质量的0.01～0.1％。在本专利技术的一些实施例中，所述第三负极导电剂为石墨烯类导电剂。在本专利技术的一些实施例中，所述第三负极导电剂的含量为所述负极材料总质量的0.1～1.0％。在本专利技术的一些实施例中，所述第一负极粘结剂、所述第二负极粘结剂、所述第三负极粘结剂分别独立地为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸类粘结剂、海藻酸盐类粘结剂、丁苯橡胶中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述第一负极粘结剂为羧甲基纤维素钠，所述第二负极粘结剂为聚乙烯酸PAA类粘结剂和海藻酸盐类粘结剂中的至少之一，所述第三负极粘结剂为丁苯橡胶。在本专利技术的一些实施例中，所述第一负极粘结剂的含量为所述负极材料总质量的0.1～0.5％。在本专利技术的一些实施例中，所述第二负极粘结剂的含量为所述负极材料总质量的1～3％。在本专利技术的一些实施例中，所述第三负极粘结剂的含量为所述负极材料总质量的0.2～1％。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种电池。根据本专利技术的实施例，该电池包括：正极、负极、隔膜、电解液、极耳和铝塑包装膜，其中，所述负极包括上述实施例的负极材料。由此，该电池具有前文针对“负极材料”所描述的全部特征和优点，在此不再一一赘述。总得来说，该电池具有优秀的倍率性能、能量密度和循环寿命等性能。另外，根据本专利技术上述实施例的电池还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述隔膜包括聚乙烯基底和Al2O3陶瓷涂层。在本专利技术的一些实施例中，所述电解液包括锂盐、溶剂和添加剂。在本专利技术的一些实施例中，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiClO4···中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸丁烯酯、二乙基碳酸酯、碳酸乙烯酯、二丙基碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、草酸根类添加剂、异氰酸酯类添加剂中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述极耳的厚度为0.1～0.6mm。在本专利技术的一些实施例中，所述铝塑包装膜的厚度为120～160μm。在本专利技术的再一方面，本专利技术提出了一种车辆。根据本专利技术的实施例，该车辆包括上述实施例的电池。由此，该车辆具有前文针对“电池”所描述的全部特征和优点，在此不再一一赘述。总得来说，该车辆具有优秀的续航能力、可靠性等性能。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是实施例1中测试用电池的倍率性能测试结果图；图2是实施例1中测试用电池的过充实验测试结果图。图3是实施例1中测试用电池的热箱测试、挤压测试、短路测试结果图；图4是实施例1中测试用电池的循环性能测试结果图；图5是实施例1中用于制备负极浆料的导电炭黑与碳纳米管混合浆料的扫描电镜图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，包括：第一负极活性物质、第二负极活性物质、第三负极活性物质、第一负极导电剂、第二负极导电剂、第三负极导电剂、第一负极粘结剂、第二负极粘结剂和第三负极粘结剂，所述第一负极活性物质为硅基负极材料，所述第一负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的10～30％。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，包括：第一负极活性物质、第二负极活性物质、第三负极活性物质、第一负极导电剂、第二负极导电剂、第三负极导电剂、第一负极粘结剂、第二负极粘结剂和第三负极粘结剂，所述第一负极活性物质为硅基负极材料，所述第一负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的10～30％。


2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述第一负极活性物质为经过预锂化的硅基负极材料。


3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述第二负极活性物质和所述第三负极活性物质分别为两种不同的石墨类负极活性物质；
任选地，所述第二负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的2～30％；
任选地，所述第三负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的40～60％。


4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述第一负极导电剂为导电炭黑；
任选地，所述第一负极导电剂的含量为所述负极材料总质量的0.1～1.0％。


5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述第二负极导电剂为碳纳米管；
任选地，所述第二负极导电剂为单层碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少之一；
任选地，所述第二负极导电剂的含量为所述负极材料总质量的0.01～0.1％。


6.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述第三负极导电剂为石墨烯类导电剂；
任选地，所述第三负极导电剂的含量为所述负极材料总质量的0.1～1.0％。

【专利技术属性】
技术研发人员：包文涛，于悦，刘静，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32