负极活性材料、其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种负极活性材料、其制备方法和用途。所述负极活性材料包括内核及形成在所述内核表面的碳包覆层，所述内核包括纳米硅和片层状Mxene材料，所述纳米硅分布于所述片层状Mxene材料的表面和/或片层间。本发明专利技术所述片层状Mxene材料与硅形成紧密结合的同时与碳包覆层之间也具有优异的结合性，可以有效提升硅的导电性，促进锂离子在硅中脱嵌与嵌入；此外，本发明专利技术所述片层状Mxene材料有利于纳米硅的表层附着，实现将纳米硅均匀分散于Mxene材料片层；最后，片层状Mxene材料与碳包覆层相结合，具备优异的机械性能，从而提升复合结构的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
负极活性材料、其制备方法和用途
本专利技术属于电池
，具体涉及一种负极活性材料、其制备方法和用途。
技术介绍
锂离子电池是未来重点发展的储能设备之一，也是动力汽车上的核心部件。随着新能源市场的快速发展，人们对动力汽车的要求也越来越高，这就要求作为核心部件的动力电池具备更高的能量密度、更优异的循环性能。目前，商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料，但它的理论比容量仅为372mAh/g，无法满足未来锂离子电池对高能量密度的需求。硅负极理论容量高达4200mAh/g，是石墨材料的十倍之多，被普遍认为是下一代的负极材料。但是硅在脱锂和嵌锂过程中，产生的体积变化高达300％，巨大的体积膨胀收缩造成材料的破碎和粉碎，引起容量的快速衰减。因此，抑制材料的体积膨胀，提高材料的结构稳定对于提高硅负极材料循环稳定性意义重大。将硅与一些高导电性、优异机械性能的材料进行复合是解决上述问题的有效方法。近年来，二维层状结构的材料以其比表面积大、离子传输路径短等特点在储能领域展现巨大的应用价值。Mxene是其中突出代表，其具备类石墨烯结构，具有比表面积大、导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料包括内核及形成在所述内核表面的碳包覆层，所述内核包括纳米硅和片层状Mxene材料，所述纳米硅分布于所述片层状Mxene材料的表面和/或片层间。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料包括内核及形成在所述内核表面的碳包覆层，所述内核包括纳米硅和片层状Mxene材料，所述纳米硅分布于所述片层状Mxene材料的表面和/或片层间。


2.如权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料的中值粒径为5.0μm～45.0μm，优选为8.0μm～35.0μm；
优选地，所述负极活性材料的比表面积为1.0m2/g～20.0m2/g，优选为1.5m2/g～8.0m2/g；
优选地，所述负极活性材料的压实密度为1.0g/cm3～2.0g/cm3，优选为1.1g/cm3～1.7g/cm3；
优选地，所述纳米硅的中值粒径为1nm～500nm，优选为5nm～150nm；
优选地，所述纳米硅的比表面积为1m2/g～500m2/g，优选为10m2/g～400m2/g；
优选地，所述片层状Mxene材料制备过程为：将Mxene材料与有机高分子溶剂混合，进行扩层处理，然后超声处理，得到片层状Mxene材料；
优选地，所述片层状Mxene材料的片层数为1层～10层；
优选地，所述片层状Mxene材料包括Ti3AlC2及Ti2AlC中的至少一种；
优选地，所述碳包覆层的厚度为5nm～500nm，优选为5nm～250nm。


3.如权利要求1或2所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料中，纳米硅的含量为20wt％～70wt％；
优选地，所述负极活性材料中，所述片层状Mxene材料的含量为5wt％～40wt％；
优选地，所述负极活性材料中，所述碳包覆层的含量为10wt％～40wt％。


4.一种如权利要求1-3之一所述负极活性材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将含有纳米硅的混合溶液与片层状Mxene材料进行复合，得到前驱体；
将所述前驱体进行碳包覆，得到负极活性材料。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述片层状Mxene材料的制备方法过程为：将Mxene材料与有机高分子溶剂混合，进行扩层处理，得到片层状Mxene材料；
优选地，所述扩层处理后还包括进行超声处理的步骤；
优选地，所述Mxene材料的制备过程包括：将陶瓷相前驱体MAX进行刻蚀，得到Mxene材料；
优选地，所述陶瓷相前驱体MAX为Ti3AlC2及Ti2AlC中的至少一种；
优选地，所述刻蚀为：将陶瓷相前驱体MAX浸入HCl和LiF的混合刻蚀剂中进行搅拌刻蚀；
优选地，所述刻蚀的搅拌时间为5min～15min，搅拌速率为200rpm～800rpm；
优选地，所述LiF与HCl的质量体积比为1:(10～15)g/mL；
优选地，所述陶瓷相前驱体MAX与LiF的质量比为1:(1～1.1)；
优选地，所述有机高分子溶剂包括含有质子给/受体基团的有机材料，优选质子给/受体基团包括-NH2-、Cl-、-C＝O-和-S＝O-基团中的至少一种，进一步优选所述有机材料为氯仿及异苯胺中的至少一种；
优选地，所述有机高分子溶剂还包括醇，优选为乙醇；
优选地，所述有机高分子溶剂中，有机材料和醇的质量比为1:(0.1～10)；
优选地，所述Mxene材料与有机高分子溶剂的质量比为1:(5～80)；
优选地，所述扩层处理的过程包括：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖称茂，何鹏，任建国，贺雪琴，杜宁，杨德仁，
申请(专利权)人：贝特瑞新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44