负极活性材料及二次电池制造技术

本发明专利技术属于储能技术领域，具体公开了一种负极活性材料，其包含SiO

【技术实现步骤摘要】
负极活性材料及二次电池


[0001]本专利技术属于储能
，具体涉及一种负极活性材料，还涉及一种二次电池。

技术介绍

[0002]随着环境保护问题日益受到重视，环境友好的动力型二次电池逐渐被应用到电动汽车中。不同于消费类电子产品用二次电池，动力型二次电池对能量密度和循环寿命有着更高的要求。与传统的碳材料相比，硅氧化物作为负极活性材料具有很高的理论克容量，为石墨类负极活性材料的数倍，因此，业界期望采用硅氧化物来提升二次电池的能量密度。
[0003]然而，硅氧化物的循环寿命较差，会造成二次电池的循环性能变差。因此，亟需开发一种新的负极活性材料，以使二次电池兼具长循环性能及高能量密度。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种负极活性材料，采用该负极活性材料的二次电池兼具较长的循环性能及较高的能量密度。
[0005]为达到上述目的，本专利技术第一方面提供了一种负极活性材料，其包含SiO
x
颗粒以及包覆SiO
x
颗粒的改性聚合物包覆层，其中，0<x<2；所述负极活性材料在拉曼位移为280cm-1
～345cm-1
范围内(散射)峰的强度为I1，所述负极活性材料在拉曼位移为450cm-1
～530cm-1
范围内(散射)峰的强度为I2，所述负极活性材料在拉曼位移为900cm-1
～960cm-1
范围内(散射)峰的强度为I3，并且，0.1≤I1/I2≤0.6，0.2≤I3/I2≤1.0。
[0006]不拘于理论的限制，本专利技术负极活性材料在拉曼位移为450cm-1
～530cm-1
范围内的散射峰归属于硅氧化合物(下文简称为SiO
x
峰)；本专利技术负极活性材料在拉曼位移为280cm-1
～345cm-1
范围内的散射峰归属于C-S键(下文简称为C-S峰)，C-S键使得包覆层具有较高的韧性；本专利技术负极活性材料在拉曼位移为900cm-1
～960cm-1
范围内的散射峰归属于S-S键(下文简称为S-S峰)，S-S键使得包覆层具有较高的活性离子传导性能，电池充电过程中，S-S键发生断裂并与活性离子结合，以进行离子迁移且具有较高的迁移速率，电池放电过程中，活性离子脱出，S-S键重新键和，电池充放电过程中仅发生S-S键的断裂和键和，碳基骨架的结构保持不变，保证了包覆层对硅氧化合物的保护作用。
[0007]不拘于理论的限制，本专利技术负极活性材料中的SiO
x
具有较高的克容量及较长的循环寿命，提高了二次电池的循环性能及能量密度。
[0008]不拘于理论的限制，本专利技术负极活性材料中的改性聚合物包覆层具有很强的韧性，能够很好的适应SiO
x
材料脱嵌锂过程的膨胀收缩，对SiO
x
材料起到保护作用，同时具有较高的活性离子传导性能，抑制电解液在材料表面的副反应，保证SiO
x
材料克容量的发挥，并减小活性锂离子消耗，降低电池的不可逆容量，从而提高二次电池的库伦效率及循环性能。
[0009]本专利技术第一方面的一些实施方式中，0.15≤I1/I2≤0.4。C-S峰的峰强度与SiO
x
峰的峰强度满足上述关系，可使包覆层具有更优的韧性，能够适应硅氧化合物在脱嵌锂过程
的膨胀收缩，对硅氧化合物起到保护作用，抑制电解液在材料表面的副反应，从而进一步提高电池的充放电循环寿命。
[0010]本专利技术第一方面的一些实施方式中，0.3≤I3/I2≤0.8。S-S峰的峰强度与SiO
x
峰的峰强度满足上述关系，可使包覆层具有更优的活性离子传导性能，从而更加提高材料的倍率性能和充放电循环寿命。
[0011]本专利技术第一方面的一些实施方式中，所述包覆为部分包覆和/或全部包覆；优选地，所述包覆为全部包覆。
[0012]本专利技术第一方面的一些实施方式中，所述包覆为接触性包覆和/或非接触性包覆，其中，接触性包覆指改性聚合物包覆层包覆SiO
x
颗粒且与SiO
x
颗粒表面有接触，反之，非接触性包覆指改性聚合物包覆层包覆SiO
x
颗粒但与SiO
x
颗粒表面不接触。
[0013]本专利技术第一方面的一些实施方式中，0.5≤x≤1.6，优选为x接近于1、0.9≤x≤1.2，例如1。SiO
x
中x值在上述范围内，有利于保证负极活性材料具有较高的克容量及较长的循环寿命，从而提高二次电池的循环性能及能量密度。
[0014]本专利技术第一方面的一些实施方式中，所述负极活性材料在拉曼位移为1300cm-1
～1380cm-1
范围内(散射)峰的强度为I
D
，所述负极活性材料在拉曼位移为1520cm-1
～1590cm-1
范围内(散射)峰的强度为I
G
，并且，1.05≤I
D
/I
G
≤1.50。
[0015]本专利技术第一方面的一些实施方式中，1.1≤I
D
/I
G
≤1.45。D峰的峰强度I
D
与G峰的峰强度I
G
之比在上述范围内，能够降低材料在充放电循环中的不可逆容量，同时保证包覆层具有更优的导电性能，有利于材料容量更充分地发挥，进一步提高材料的循环容量保持率，从而进一步提高采用这些负极活性材料的二次电池的循环性能及能量密度。
[0016]本专利技术第一方面的一些实施方式中，I
D
/I
G
的上限可以为1.5、1.48、1.45、1.42、1.40、1.37、1.35、1.33、1.30中的任意一个数值；I
D
/I
G
的下限可以为1.28、1.25、1.23、1.20、1.18、1.15、1.12、1.10、1.08、1.05中的任意一个数值；即I
D
/I
G
的范围可以是由前述任意上下限数值组合形成。
[0017]本专利技术第一方面的一些实施方式中，所述负极活性材料在拉曼位移为1300cm-1
～1380cm-1
范围内(散射)峰的半峰宽为120cm-1
～160cm-1
，优选为128cm-1
～152cm-1
。
[0018]所述负极活性材料的拉曼光谱中，D峰的半峰宽优选大于等于120cm-1
，更优选大于等于128cm-1
，能进一步改善包覆层的弹性和韧性，使包覆层更好地适应硅氧化合物在充放电过程中的膨胀和收缩，而不发生破裂。D峰的半峰宽优选小于等于160cm-1
，更优选小于等于152cm-1
，能够保证包覆层具有更高的导电性能，进一步提高二次电池的循环性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极活性材料，其包含SiO
x
颗粒以及包覆SiO
x
颗粒的改性聚合物包覆层，其中，0<x<2；所述负极活性材料在拉曼位移为280cm-1
～345cm-1
范围内峰的强度为I1，所述负极活性材料在拉曼位移为450cm-1
～530cm-1
范围内峰的强度为I2，所述负极活性材料在拉曼位移为900cm-1
～960cm-1
范围内峰的强度为I3，并且，0.1≤I1/I2≤0.6，0.2≤I3/I2≤1.0；优选地，0.15≤I1/I2≤0.4；优选地，0.3≤I3/I2≤0.8。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料在拉曼位移为1300cm-1
～1380cm-1
范围内峰的强度为I
D
，所述负极活性材料在拉曼位移为1520cm-1
～1590cm-1
范围内峰的强度为I
G
，并且，1.05≤I
D
/I
G
≤1.50，优选为1.1≤I
D
/I
G
≤1.45。3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料在拉曼位移为1300cm-1
～1380cm-1
范围内峰的半峰宽为120cm-1
～160cm-1
，优选为128cm-1
～152cm-1
。4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述改性聚合物包覆层包含硫元素和碳元素；优选地，硫元素质量占负极活性材料质量的0.5％～3％，更优选为0.8％～1.5％；优选地，碳元素质量占负极活性材料质量的0.1％～4％，更优选为0.5％～3％。5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料在X射线衍射光谱中2θ为19
°
～27
°
范围内峰的半峰宽为4
°
～12
°
，优选为5
°
～10
°
。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁成都，赵玉珍，官英杰，温严，黄起森，
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：