负极材料、电化学装置和电子设备制造方法及图纸

本申请提供负极材料、电化学装置和电子装置。本申请实施例提供的负极材料，包括：硅基材料，或者，硅基材料和石墨；硅基材料包括：硅氧材料和位于硅氧材料表面的碳层；硅基材料颗粒粒径分布满足1≤(Dn99‑Dn10)/Dn50≤4，且Dn10≥1μm，Dn50≥3μm。本申请实施例提供的负极材料通过控制硅基材料的数量粒径分布，使得大小颗粒更好的匹配，从而提升了电化学装置的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极材料、电化学装置和电子设备
本申请涉及电化学
，尤其涉及一种负极材料、电化学装置和电子设备。
技术介绍
随着电化学装置(例如，锂离子电池)的发展和进步，对其循环性能提出了越来越高的要求。虽然目前的改进电化学装置的技术能够在一定程度上提升电化学装置的循环性能，但是并不令人满意，期待进一步的改进。
技术实现思路
本申请的实施例提供了一种负极材料，包括：硅基材料，或者，硅基材料和石墨；硅基材料包括：硅氧材料和位于硅氧材料表面的碳层；硅基材料颗粒粒径分布满足，1≤(Dn99-Dn10)/Dn50≤4，且Dn10≥1μm，Dn50≥3μm；其中，Dn10、Dn50和Dn99分别为硅基材料颗粒粒径在数量的分布图中，按照颗粒粒径从小到大的顺序计算的累计颗粒数量达到颗粒总数量的10％、50％和99％时的颗粒粒径。在一些实施例中，硅基材料的质量占硅基材料和石墨总质量的5％至100％。在一些实施例中，石墨包括天然石墨、人造石墨或中间相碳微球中的至少一种。在一些实施例中，硅氧材料包括SiOx，其中，x满足0.5＜x＜1.6；SiOx包含晶态或非晶态中的至少一种。在一些实施例中，碳层的拉曼光谱中，1350cm-1的峰强度I1350与1580cm-1的峰强度I1580的比值满足1.0＜I1350/I1580＜2.5。在一些实施例中，碳层为绒状结构，长度为20nm至50nm。本申请的另一实施例提供了一种电化学装置，包括：正极极片、负极极片和设置在正极极片和负极极片之间的隔离膜；负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层，负极活性物质层包括上述任一项的负极材料。在一些实施例中，负极活性物质层包括：粘结剂；粘结剂包括聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素钾中的至少一种。在一些实施例中，电化学装置，还包括：电解液；电解液包括：有机溶剂和锂盐；有机溶剂包括：氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚丙酯或丙酸乙酯中的至少一种；可选的，有机溶剂包括FEC，FEC占电解液的质量比例为3％至25％。本申请的实施例还提出一种电子装置，包括：上述任一项的电化学装置。本申请实施例提供的负极材料，包括：硅基材料，或者，硅基材料和石墨；硅基材料包括：硅氧材料和位于硅氧材料表面的碳层；硅基材料颗粒粒径分布满足：1≤(Dn99-Dn10)/Dn50≤4，且Dn10≥1μm，Dn50≥3μm。本申请实施例提供的负极材料通过控制硅基材料的数量粒径分布，使得大小颗粒更好的匹配，从而提升了电化学装置的循环性能。附图说明结合附图并参考以下具体实施方式，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。图1是本申请实施例的一种电化学装置的示意图。图2是本申请实施例2的硅基材料的颗粒粒径在数量上的分布图。图3是本申请实施例8的硅基材料的颗粒粒径在数量上的分布图。图4是本申请实施例5与实施例8的锂离子电池循环容量保持图。图5是本申请实施例5的碳层的TEM图。图6是本申请实施例12的碳层的TEM图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。硅基材料的比容量远高于碳材料，因此越来越多的电化学装置添加硅基材料作为负极材料，然而，硅基材料作为负极材料也存在一些问题，在循环过程中，硅基材料的体积变化较大，导致硅基材料粉末化与负极集流体脱离，从而导致电化学装置的循环性能降低。在本申请的实施例中提出一种负极材料，负极材料包括硅基材料，或者，负极材料包括硅基材料和石墨；负极材料包括硅基材料，因此有利于提高负极材料的比容量。硅基材料包括：硅氧材料和位于硅氧材料表面的碳层，通过位于硅氧材料的至少部分表面上的碳层，可以提高硅基材料的导电性，并减少硅基材料在循环过程中的膨胀。硅基材料颗粒粒径分布满足，1≤(Dn99-Dn10)/Dn50≤4，且Dn10≥1μm，Dn50≥3μm。Dn10、Dn50和Dn99分别为硅基材料颗粒粒径在数量的分布图中，按照颗粒粒径从小到大的顺序计算的累计颗粒数量达到颗粒总数量的10％、50％和99％时的颗粒粒径。一些实施例中，对硅基材料颗粒粒径在数量上的分布图按照从小粒径到大粒径方向进行积分计算积分面积，积分面积占比为10％、50％和99％时对应的粒径大小为Dn10、Dn50和Dn99。一些实施例中，当硅基材料颗粒的Dn10<1μm或Dn50<3μm时，可能由于硅基材料的颗粒粒径过小，比表面积过大，消耗过多的电解液形成SEI(solidelectrolyteinterphase，固态电解质界面)膜，增加副反应，生成较多的副产物，导致电化学装置循环产气增加，且SEI膜持续增加，导致电化学装置循环性能降低。一些实施例中，当(Dn99-Dn10)/Dn50＜1时，硅基材料颗粒粒径分布范围较小，可能不利于填充硅基材料的间隙从而导致压实密度不足，而当(Dn99-Dn10)/Dn50＞4时，可能导致电化学装置的循环产气增加。本申请的实施例中通过控制硅基材料的粒径使得硅基材料颗粒粒径在数量上的分布满足：1≤(Dn99-Dn10)/Dn50≤4，且Dn10≥1μm，Dn50≥3μm，从而可以提升负极的压实密度，并减少电化学装置在循环过程中的副反应，在提升能量密度的同时，改善电化学装置的循环性能并减少循环产气。在一些实施例中，硅基材料的质量占硅基材料和石墨总质量的5％至100％。当硅基材料占硅基材料和石墨总质量的比值小于5％时，可能因为硅基材料的含量过低导致提高能量密度的效果不明显。在一些实施例中，石墨包括天然石墨、人造石墨或中间相碳微球中的至少一种。在一些实施例中，硅氧材料包括SiOx，其中，x满足0.5＜x＜1.6；SiOx包含晶态或非晶态中的至少一种。一些实施例中，当x过大时，SiOx在循环过程中生成的不可逆相Li2O和Li4SiO4增加，导致比能量和首次库伦效率降低，而当x过小时，可能会导致SiOx的循环性能劣化。在一些实施例中，碳层的拉曼光谱中，1350cm-1的峰强度I1350与1580cm-1的峰强度I1580的比值满足1.0＜I1350/I1580＜2.5。一些实施例中，碳层的I1350/I1580反应了碳层中的缺陷密度，缺陷密度正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，包括：/n硅基材料，或者，硅基材料和石墨；/n所述硅基材料包括：硅氧材料和位于所述硅氧材料表面的碳层；/n所述硅基材料颗粒粒径分布满足1≤(Dn99-Dn10)/Dn50≤4，且Dn10≥1μm，Dn50≥3μm，其中，Dn10、Dn50和Dn99分别为所述硅基材料颗粒粒径在数量的分布图中，按照颗粒粒径从小到大的顺序计算的累计颗粒数量达到颗粒总数量的10％、50％和99％时的颗粒粒径。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种负极材料，其特征在于，包括：
硅基材料，或者，硅基材料和石墨；
所述硅基材料包括：硅氧材料和位于所述硅氧材料表面的碳层；
所述硅基材料颗粒粒径分布满足1≤(Dn99-Dn10)/Dn50≤4，且Dn10≥1μm，Dn50≥3μm，其中，Dn10、Dn50和Dn99分别为所述硅基材料颗粒粒径在数量的分布图中，按照颗粒粒径从小到大的顺序计算的累计颗粒数量达到颗粒总数量的10％、50％和99％时的颗粒粒径。


2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，
所述硅基材料的质量占所述硅基材料和所述石墨总质量的5％至100％。


3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，
所述石墨包括天然石墨、人造石墨或中间相碳微球中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，
所述硅氧材料包括SiOx，其中，x满足0.5＜x＜1.6；
SiOx包含晶态或非晶态中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，
所述碳层的拉曼光谱中，1350cm-1的峰强度I1350与1580cm-1的峰强度I1580的比值满足1.0＜I1350/I1580＜2.5。


6.根据权利要求1所述的负极材...

【专利技术属性】
技术研发人员：易婷，
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