负极材料及锂离子电池制造技术

本申请提供负极材料及锂离子电池，其中，所述负极材料包括复合物，所述复合物包括碳基体及存在于碳基体内的活性物质，所述活性物质包括一次粒子和/或附聚体，以及聚集体，所述聚集体在所述一次粒子、所述附聚体和所述聚集体总数量中的占比≤30％。本申请提供的负极材料及锂离子电池，能降低负极材料的体积膨胀，提高负极材料的倍率性能和循环稳定性。高负极材料的倍率性能和循环稳定性。高负极材料的倍率性能和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
负极材料及锂离子电池


[0001]本申请涉及负极材料
，具体地讲，涉及一种负极材料及锂离子电池。

技术介绍

[0002]电动化的新能源汽车是汽车市场未来发展方向，其核心部件是锂离子电池。随着市场发展，对高容量密度的电池需要越来越高，采用新型高比容正负极材料是提高电池的能量密度的重要方法之一。
[0003]越来越多的金属、氧化物、金属合金等新材料作为活性材料被应用于负极材料中以不断探索提高电池的能量密度的各种方式。以硅基负极材料为例，硅基负极材料作为上述活性材料中的一种，被普遍认为是下一代的负极材料，其超高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(<0.5V)，且硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂，安全性能更好等优点使其备受好评。但是硅负极在循环过程中存在剧烈的体积膨胀效应，导致材料粉化、破碎，电池的循环衰减很快。针对这一问题，目前有多重解决方案，包括对硅进行结构设计，采用纳米化、多孔化等技术手段，进行复合包覆等方式改善。其中设计各种新型的硅碳复合结构是当前改善的主要方向之一。
[0004]因此，如何抑制负极材料的体积膨胀，提高循环稳定性是目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本申请提出一种负极材料及锂离子电池，能降负极材料的体积膨胀，提高负极材料的倍率性能和循环稳定性。
[0006]第一方面，本申请提供一种负极材料，所述负极材料包括复合物，所述复合物包括碳基体及存在于碳基体内的活性物质，所述活性物质包括一次粒子和/或附聚体，以及聚集体；所述聚集体在所述一次粒子、所述附聚体和所述聚集体总数量中的占比≤30％。
[0007]在一些实施方式中，所述活性物质包括Li、Na、K、Sn、Ge、Si、SiO
x
、Fe、Mg、Ti、Zn、Al、P、Cu及硅合金中的至少一种，其中0<x≤2。
[0008]在一些实施方式中，所述活性物质包括硅基活性材料，所述硅基活性材料包括晶体硅、非晶硅及硅合金中的至少一种。
[0009]在一些实施方式中，所述附聚体包括全部以第一连接方式相连接的多个一次粒子，所述第一连接方式包括角
‑
角连接及边
‑
角连接中的至少一种。
[0010]在一些实施方式中，所述附聚体和所述一次粒子的总数量在所述一次粒子、所述附聚体和所述聚集体总数量中的占比＞70％。
[0011]在一些实施方式中，所述聚集体包括以第二连接方式相连接的多个一次粒子，所述第二连接方式包括边
‑
边连接及嵌入式连接中的至少一种。
[0012]在一些实施方式中，所述负极材料还包括存在于所述复合物至少部分表面的包覆层。
[0013]在一些实施方式中，所述包覆层包括碳层、石墨烯层、氮化硅层、氮化钛层和碳化
硅层中的至少一种。
[0014]在一些实施方式中，所述包覆层的厚度为5nm～500nm。
[0015]在一些实施方式中，所述一次粒子的中值粒径为1nm～500nm。
[0016]在一些实施方式中，所述负极材料的中值粒径为0.5μm～30μm。
[0017]在一些实施方式中，所述负极材料的比表面积≤10m2/g。
[0018]在一些实施方式中，所述负极材料的孔隙率≤10％。
[0019]第二方面，本申请提供一种锂离子电池，包括第一方面所述的负极材料。
[0020]本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
[0021]本申请提供的负极材料，负极材料中的活性物质分散于碳基体内，活性物质能够与碳基体相结合，实现在碳基体内的均匀分布，且活性物质包括一次粒子和/或附聚体，以及聚集体，控制存在于碳基体内的聚集体的数量占比≤30％，可以有效减少团聚的一次粒子的数量，提高一次粒子的分散度，从而解决团聚的一次粒子之间载流子传输不顺畅的问题，同时能够抑制活性物质的体积膨胀，提高负极材料的循环稳定性。
附图说明
[0022]图1为本申请提供的负极材料中一次粒子、附聚体、聚集体、第一连接方式、第二连接方式示意图；
[0023]图2为本申请实施例1制备的负极材料的扫描电子显微镜SEM图；
[0024]图3为本申请实施例1制备的负极材料的XRD图；
[0025]图4为本申请实施例1制备的负极材料做成的电池的首次充放电曲线；
[0026]图5为本申请实施例1制备的负极材料做成的电池的循环性能曲线。
具体实施方式
[0027]以下所述是本申请实施例的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本申请实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请实施例的保护范围。
[0028]具体地，本申请提供了一种负极材料，负极材料包括复合物，复合物包括碳基体及存在于碳基体内的活性物质，活性物质包括一次粒子和/或附聚体，以及聚集体；聚集体在所述一次粒子、附聚体和聚集体总数量中的占比≤30％。
[0029]本申请提供的负极材料，负极材料中的活性物质分散于碳基体内，活性物质能够与碳基体相结合，实现在碳基体内的均匀分布，且活性物质包括一次粒子和/或附聚体，以及聚集体，控制存在于碳基体内的聚集体的数量占比≤30％，可以有效减少团聚的一次粒子的数量，提高一次粒子的分散度，从而解决团聚的一次粒子之间载流子传输不顺畅的问题，同时能够抑制活性物质的体积膨胀，提高负极材料的循环稳定性。
[0030]在一些实施方式中，活性物质指的是可以与锂反应，进行脱嵌锂的物质。
[0031]活性物质包括金属单质、金属氧化物及金属合金中的至少一种。进一步的，金属包括Li、Na、K、Sn、Ge、Si、Fe、Mg、Ti、Zn、Al、P及Cu中的至少一种
[0032]在一些实施方式中，活性物质包括Li、Na、K、Sn、Ge、Si、SiO
x
、Fe、Mg、Ti、Zn、Al、P及Cu中的至少一种，其中0<x≤2。
[0033]在另外的一些实施方式中，活性物质也可以是硅合金，比如硅锂合金、硅镁合金等。
[0034]在另外的一些实施例中，活性物质还可以为上述金属的氧化物，比如氧化亚硅。当然，需要说明的是，在一些情况下，活性物质包括金属单质、金属合金和金属氧化物中的至少两种。
[0035]在一些实施方式中，所述活性物质包括硅基活性材料，所述硅基活性材料包括晶体硅、非晶硅及硅合金中的至少一种。
[0036]在一些实施方式中，活性物质为颗粒，活性物质包括一次粒子、附聚体和聚集体，所述聚集体在所述活性物质中的质量占比≤30％。
[0037]在一些实施方式中，在电子显微镜下，一次粒子是指单分散的粒子。
[0038]在一些实施方式中，所述一次粒子的中值粒径为1nm～500nm。具体可以是1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、50nm、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括复合物，所述复合物包括碳基体及存在于碳基体内的活性物质，所述活性物质包括一次粒子和/或附聚体，以及聚集体；所述聚集体在所述一次粒子、所述附聚体和所述聚集体总数量中的占比≤30％。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述活性物质包括Li、Na、K、Sn、Ge、Si、SiO
x
、Fe、Mg、Ti、Zn、Al、P、Cu及硅合金中的至少一种，其中0<x≤2。3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述活性物质包括硅基活性材料，所述硅基活性材料包括晶体硅、非晶硅及硅合金中的至少一种。4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述附聚体包括全部以第一连接方式相连接的多个一次粒子，所述第一连接方式包括角
‑
角连接及边
‑
角连接中的至少一种；(2)所述附聚体和所述一次粒子的总数量在所述一次粒子、所述附聚体和所述聚集体总数量中的占比＞70％。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖称茂，何鹏，郭锷明，任建国，贺雪琴，
申请(专利权)人：惠州市鼎元新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：