本申请提供一种负极活性材料、负极极片、电化学装置及电子装置，其中，所述负极活性材料具有核壳结构并且包括第一壳层以及位于所述第一壳层内的至少两个核材料颗粒，所述核材料包括硬碳，所述第一壳层包括体积比容量在800mAh/cm3以上的第一壳层材料。本申请能使电化学装置同时兼顾低自放电、高体积能量密度、以及良好的循环性能和存储性能。以及良好的循环性能和存储性能。以及良好的循环性能和存储性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极活性材料、负极极片、电化学装置及电子装置
[0001]本申请属于电化学
，具体涉及一种负极活性材料、负极极片、电化学装置及电子装置。
技术介绍
[0002]锂离子电池因具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、体积小、重量轻、环境友好等优点，目前广泛应用于电动汽车和可移动电子设备等领域。随着电动汽车和可移动电子设备的不断发展，人们对锂离子电池的能量密度、安全性能、循环性能的要求越来越高。因此，提供一种综合性能得到全面提升的锂离子电池，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0003]本申请的目的在于提供一种负极活性材料、负极极片、电化学装置及电子装置，其能使电化学装置同时兼顾低自放电、高体积能量密度、以及良好的循环性能和存储性能。
[0004]本申请第一方面提供一种负极活性材料，具有核壳结构，其中，所述负极活性材料包括第一壳层以及位于所述第一壳层内的至少两个核材料颗粒，所述核材料包括硬碳，所述第一壳层包括体积比容量在800mAh/cm3以上的第一壳层材料。
[0005]专利技术人经过大量研究和实践证明，本申请的负极活性材料可以具有较高的压实密度和首次库伦效率，采用其的负极极片和电化学装置可以具有良好的生产加工性能，并且采用其的电化学装置还可以同时兼顾低自放电、高体积能量密度、以及良好的循环性能和存储性能。
[0006]在一些实施方式中，所述第一壳层包括能与Li形成合金的第一元素，所述第一元素包括Sn、Si、Sb、Ge中的至少一种。第一元素可以与Li形成合金，从而能够提高负极活性材料的容量以及电化学装置的体积能量密度。
[0007]在一些实施方式中，基于所述负极活性材料的总质量，所述第一元素的质量百分含量为2％至20％，可选地为2％至10％。当第一元素的含量在合适的范围内时，负极活性材料可以在具有较高容量的同时具有较小的体积效应，进而采用其的电化学装置可以同时兼顾低自放电、高体积能量密度、以及良好的循环性能和存储性能。
[0008]在一些实施方式中，所述第一壳层材料包括含有所述第一元素的单质或化合物中的至少一种。可选地，所述第一壳层材料包括单质锡、SnOx、锡合金、单质硅、SiOy、硅合金、单质锑、单质锗中的至少一种，0＜x≤2，0＜y≤1.5。
[0009]在一些实施方式中，所述第一壳层材料的体积粒径Dv50为60nm至500nm，可选地为60nm至100nm。
[0010]当第一壳层材料的体积粒径Dv50在合适的范围内时，负极活性材料可以在具有较高容量的同时具有较小的体积效应，进而采用其的电化学装置可以同时兼顾低自放电、高体积能量密度、以及良好的循环性能和存储性能。
[0011]在一些实施方式中，所述第一壳层还包括第一导电碳材料。
[0012]在一些实施方式中，所述第一导电碳材料和所述第一壳层材料在所述第一壳层中均匀混合。
[0013]在一些实施方式中，所述第一导电碳材料位于所述第一壳层材料的表面。此时，所述第一壳层材料在充电过程中的体积膨胀时会受到所述第一导电碳材料的束缚，从而所述第一壳层整体可以具有更小的体积效应，进而本申请的负极活性材料出现粉化和从集流体脱落的概率更小，电化学装置的循环性能和存储性能也能得到进一步提升。
[0014]在一些实施方式中，所述第一导电碳材料包括无定形碳、碳纳米管、石墨烯、气相沉积碳中的至少一种。
[0015]在一些实施方式中，基于所述负极活性材料的总质量，所述第一导电碳材料的质量百分含量为0.5％至20％。第一导电碳材料的含量不宜过高，当其含量较高时，第一壳层材料的含量相对变低，从而不利于发挥第一壳层材料高容量的优势。
[0016]在一些实施方式中，所述负极活性材料还包括位于所述第一壳层表面的第二壳层，所述第二壳层包括第二导电碳材料。当所述负极活性材料进一步包括所述第二壳层时，可以避免第一壳层材料裸露，并进一步降低第一壳层材料的体积膨胀，由此本申请的负极活性材料出现粉化和从集流体脱落的概率更小。
[0017]在一些实施方式中，所述第二壳层的厚度为1nm至10nm。第二壳层的厚度在合适的范围内时，负极活性材料可以在具有较高容量的同时具有较小的体积效应，进而采用其的电化学装置可以同时兼顾低自放电、高体积能量密度、以及良好的循环性能和存储性能。
[0018]在一些实施方式中，所述第二导电碳材料包括无定形碳、碳纳米管、石墨烯、气相沉积碳中的至少一种。
[0019]在一些实施方式中，基于所述负极活性材料的总质量，所述第二导电碳材料的质量百分含量为1％至30％。第二导电碳材料的含量不宜过高，当其含量较高时，负极活性材料整体的容量发挥可能受到影响，并且也不利于充分发挥第一壳层材料高容量的优势。
[0020]在一些实施方式中，所述核材料的数量大于等于3，可选地为3至10。所述核材料的数量在合适的范围内时，可以形成合适的空隙结构，从而有利于缓冲第一壳层体积变化过程中产生的应力。
[0021]在一些实施方式中，所述核材料在5吨压力下的粉体压实密度为0.9g/cm3至1.2g/cm3。
[0022]在一些实施方式中，所述核材料的莫氏硬度大于2。
[0023]在一些实施方式中，所述核材料具有尖锐的棱角。
[0024]在一些实施方式中，所述负极活性材料的体积粒径Dv50为2μm至15μm。
[0025]在一些实施方式中，所述负极活性材料的体积粒径Dv99为10μm至45μm。
[0026]在一些实施方式中，所述负极活性材料在0V至2.0V的首次可逆比容量为300mAh/g至1200mAh/g。
[0027]在一些实施方式中，基于所述负极活性材料的总质量，碳元素的质量百分含量为30％至98％，可选地为60％至98％。
[0028]本申请第二方面提供一种负极极片，包括负极集流体以及负极膜层，其中，所述负极膜层包括本申请第一方面的负极活性材料。
[0029]在一些实施方式中，所述负极膜层与所述负极集流体之间的粘结力为9N/m至30N/
m，所述负极膜层的内聚力为40N/m至100N/m。
[0030]本申请第三方面提供一种电化学装置，其包括本申请第二方面的负极极片。
[0031]在一些实施方式中，所述电化学装置的K值为0.01mV/h至2mV/h，可选地为0.01mV/h至1.4mV/h。
[0032]本申请第四方面提供一种电子装置，其包括本申请第三方面的电化学装置。
[0033]本申请的负极极片可以具有较高的压实密度以及良好的生产加工性能，进而采用其的电化学装置和电子装置可以同时兼顾低自放电、高体积能量密度、以及良好的循环性能和存储性能。
附图说明
[0034]图1是本申请负极活性材料的一结构示意图。
具体实施方式
[0035]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种负极活性材料，具有核壳结构，其中，所述负极活性材料包括第一壳层以及位于所述第一壳层内的至少两个核材料颗粒，所述核材料包括硬碳，所述第一壳层包括体积比容量在800mAh/cm3以上的第一壳层材料。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，所述第一壳层包括能与Li形成合金的第一元素，所述第一元素包括Sn、Si、Sb、Ge中的至少一种。3.根据权利要求2所述的负极活性材料，其中，所述第一壳层满足如下条件(1)至(6)中的至少一者：(1)基于所述负极活性材料的总质量，所述第一元素的质量百分含量为2％至20％；(2)基于所述负极活性材料的总质量，所述第一元素的质量百分含量为2％至10％；(3)所述第一壳层材料包括含有所述第一元素的单质或化合物中的至少一种；(4)所述第一壳层材料包括单质锡、SnOx、锡合金、单质硅、SiOy、硅合金、单质锑、单质锗中的至少一种，0＜x≤2，0＜y≤1.5；(5)所述第一壳层材料的体积粒径Dv50为60nm至500nm；(6)所述第一壳层材料的体积粒径Dv50为60nm至100nm。4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，所述第一壳层还包括第一导电碳材料。5.根据权利要求4所述的负极活性材料，其中，所述第一导电碳材料满足如下条件(1)至(4)中的至少一者：(1)所述第一导电碳材料和所述第一壳层材料在所述第一壳层中均匀混合；(2)所述第一导电碳材料位于所述第一壳层材料的表面；(3)所述第一导电碳材料包括无定形碳、碳纳米管、石墨烯、气相沉积碳中的至少一种；(4)基于所述负极活性材料的总质量，所述第一导电碳材料的质量百分含量为0.5％至20％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料还包括位于所述第一壳层表面的第二壳层，所述第二壳层包括第二导电碳材料。7.根据权利要求6所述的负极活性材料，其中，所述第二壳层满足如下条件(1)至(3)中的至...
【专利技术属性】
技术研发人员：易政，郑子桂，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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。