本申请提供了负极材料、电化学装置和电子装置，其中，负极材料的颗粒包括核体和壳层；在核体的截面的20nm
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极材料、电化学装置和电子装置
[0001]本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及一种负极材料、电化学装置和电子装置。
技术介绍
[0002]随着电化学装置(例如，锂离子电池)的发展和进步，对其容量、电化学装置的动力学性能提出了越来越高的要求。目前，为了提升电化学装置的容量和动力学性能，虽然采取了一些措施得到了一些改进，但还不能令人满意，期待进一步改进。
技术实现思路
[0003]本申请的实施例中提出一种负极材料，负极材料的颗粒包括核体和壳层；在核体的截面的20nm
×
20nm范围内，孔径在0.4nm至5nm范围内的孔数量为5至100。核壳结构有利于提高负极材料的稳定性，并且减少核体内部孔与电解液的接触，减少电解液的消耗。
[0004]一些实施例中，在核体的截面的20nm
×
20nm范围内，孔径在2nm至5nm范围内的孔数量为5至50。一些实施例中，在核体的截面的20nm
×
20nm范围内，孔径在2nm至5nm范围内的孔数量为12至50。保证负极材料具有较高容量的同时保证了动力学性能。
[0005]一些实施例中，负极材料包括碳材料。一些实施例中，壳层位于核体的表面。一些实施例中，采用透射电子显微镜对壳层进行分析，在壳层的任意400nm2的范围内，孔径在2nm至5nm范围内的孔的数量小于或等于5。不仅能提高离子的传导，还能兼顾克容量。
[0006]一些实施例中，负极材料满足如下(a)至(c)所示的至少一者：(a)壳层的厚度为10nm至200nm；(b)壳层的微晶片层的晶面间距为0.36nm至0.4nm；(c)壳层包括无定形碳。保证离子传输，提高动力学性能。
[0007]一些实施例中，负极材料满足如下所示的(d)至(h)至少一者：(d)在负极材料的光电子能谱中，在285.4
±
0.3eV、287.8
±
0.3eV和288.9
±
0.3eV的位置具有至少有一个峰；(e)负极材料的比表面积为2m2/g至10m2/g；(f)负极材料的粉末电导率为1
×
10
‑
06
μS/cm至9
×
10
‑
08
μS/cm；(g)在负极材料的X射线衍射图谱中，在18
°
至30
°
之间具有一个衍射峰，衍射峰的半峰宽为4
°
至10
°
；(h)负极材料的拉曼光谱中G峰和D峰的峰强比值I
G
/I
D
为0.6至1。
[0008]一些实施例中，负极材料满足如下所示(i)至(k)的至少一项：(i)负极材料的Dv10为1μm至5μm；(g)负极材料的Dv50为4μm至15μm；(k)负极材料的Dv90为13μm至30μm。一些实施例中，负极材料的Dv50为5μm至10μm。Dv10、Dv50和Dv90在合适范围，有效的改善离子在负极活性物质层内部的扩散，提高负极材料的倍率性能和快速脱嵌锂的能力。
[0009]一些实施例中，负极材料包括碳材料。碳材料可减少核体内部孔与电解液的接触，减少电解液的消耗。
[0010]本申请实施例中还提出一种电化学装置，包括：正极、负极、电解液和隔离膜；负极包括负极集流体和位于负极集流体的负极活性物质层，负极活性物质层包括上述任一项的负极材料。
[0011]一些实施例中，电化学装置满足如下所示(l)至(n)的至少一项：(l)负极的电阻为
10mΩ至60mΩ，可选的，负极的电阻为20mΩ至40mΩ。(m)电化学装置包括电解液，电解液包括氟醚、氟代碳酸乙烯酯或醚腈中的至少一种。(n)电化学装置包括电解液，电解液包括锂盐，锂盐包括双(氟磺酰基)酰亚胺锂和六氟磷酸锂，锂盐浓度为1mol/L至2mol/L，且双(氟磺酰基)酰亚胺锂和六氟磷酸锂的质量比为0.06至5。一些实施例中，双(氟磺酰基)酰亚胺锂和六氟磷酸锂的质量比为0.062至4.105。双(氟磺酰基)酰亚胺锂能和多孔的负极材料作用，能有效的改善锂离子电池的循环和膨胀性能。
[0012]本申请还提出一种电子装置，包括上述任一项的电化学装置。
[0013]本申请的实施例中提出一种负极材料，负极材料的颗粒包括核体和壳层；在核体的截面的20nm
×
20nm范围内孔径在0.4nm至5nm范围内的孔数量为5至100，从而在保证负极材料具有较高容量的同时保证了动力学性能。
附图说明
[0014]图1是本公开的一种负极材料的截面图。
具体实施方式
[0015]下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
[0016]电化学装置，例如锂离子电池，被广泛应用在各个领域，用户对电化学装置的要求也随之提高。对于电化学装置的负极材料而言，储离子能力即容量和动力学是目前主要的性能提升方向。目前使用的负极材料主要为石墨和硅材料。石墨的理论克容量为372mAh/g，目前应用石墨的容量已接近极限水平。石墨材料主要通过改变前驱体，造粒，烧结流程等方法提升容量，但其容量提升面临的瓶颈非常大，提升的空间较小。石墨材料也可以通过包覆的方式，在石墨表面包覆具有高动力学的材料，提升快充快放能力，但该办法往往带来首效和容量的损失，性能上无法完全达到较好的效果。硅的理论克容量为3400mAh/g，属于高克容量材料，对能量密度的提升效果非常显著，然而硅材料在充放电过程中的膨胀非常大，颗粒破碎，目前还难以找到非常有效的方法对该问题进行解决并且无法满足对于快充和快放的要求，这些因素限制了硅材料的应用。
[0017]本申请的实施例中提出一种负极材料，负极材料的颗粒包括核体和壳层；在核体的截面的20nm
×
20nm范围内，孔径在0.4nm至5nm范围内的孔数量为5至100。在本申请的一些实施例中，可以采用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM)对负极材料进行拍照，在拍摄的显微镜照片上选取20nm
×
20nm的区域并统计孔的数量和孔径，在统计孔的孔径时选取孔的最大直径作为孔径。对于负极材料，当其具有孔径不小于0.4nm的孔结构时能够具有储离子能力(离子例如为锂离子)，从而提高容量，当孔径过大时对于储离子能力的贡献小，且会导致体积能量密度下降，因此本申请一些实施例中孔径不大于5nm，以保证负极材料的体积能量密度。此外，当孔数量少于5个的时候，可能无法明显增加负极材料的储离子能力，当孔数量大于100个的时候，一方面降低了体积能量密度，另一方面孔数量过多导致缺少离子扩散通道。因此本申请一些实施例中的负极材料的颗粒，在核体的截面的20nm
×
20nm范围内孔径在0.4nm至5nm范围内的孔数量为5至100，从而在保证负极材料具有较高容量的同时保证了动力学性能。
[0018]在本申本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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，所述负极材料的颗粒包括核体和壳层；在所述核体的截面的20nm
×
20nm范围内，孔径在0.4nm至5nm范围内的孔数量为5至100。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，在所述核体的截面的20nm
×
20nm范围内，孔径在2nm至5nm范围内的孔数量为5至50。3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括碳材料。4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述壳层位于所述核体的表面，采用透射电子显微镜对所述壳层进行分析，在所述壳层400nm2面积的范围内，孔径在2nm至5nm范围内的孔的数量少于5。5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，满足如下(a)至(c)中的至少一者：(a)所述壳层的厚度为10nm至200nm；(b)所述壳层的微晶片层的晶面间距为0.36nm至0.4nm；(c)所述壳层包括无定形碳。6.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，满足如下所示的(d)至(h)至少一者：(d)在所述负极材料的光电子能谱中，在285.4
±
0.3eV、287.8
±
0.3eV和288.9
±
0.3eV的位置具有至少有一个峰；(e)所述负极材料的比表面积为2m2/g至10m2/g；(f)所述负极材料的粉末电导率为1
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06
μS/cm...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘茜，郑席，杜鹏，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：
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