负极材料及其制备方法、负极、锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种负极材料及其制备方法、负极、锂电池及其制备方法。该制备方法包括：提供活性材料，在活性材料的表面包覆磷基包覆层，其中，磷基包覆层包括磷化锂。通过以上制备方法预先在活性材料表面包覆的磷基包覆层具有快离子导体性，从而不仅能够有效地调控SEI层中的锂离子的扩散速度，进而调控锂的沉积形貌，进一步地在金属锂表面构造以磷化锂为主的磷基保护层能更有效地抑制枝晶的生长，最终避免“死”锂的形成，确保锂电池具有优良的电学性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
负极材料及其制备方法、负极、锂电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体而言，涉及一种负极材料及其制备方法、负极、锂电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]当前，提高能量密度是锂离子电池研究的重要方向。然而，以石墨为负极的锂离子电池体系能量密度已经接近其理论极限。锂金属负极具有3860mAh g
‑1的超高理论比容量和
‑
3.04V的最低电化学电势，是下一代高能量密度锂电池最理想的材料体系。然而，不可控的锂枝晶生长、“死”锂的形成、低库伦效率以及不均匀的固体电解质界面膜(SEI)等问题严重限制了电池的循环性能及安全性能。
[0003]为此，科研工作者进行了广泛研究，如采用高杨氏模量的固态电解质或改性隔膜物理阻止枝晶的生长；采用三维集流体均匀电极/电解液界面的电场和锂离子流进而促进锂均匀形核。尽管这些方法在一定程度上能够有效改善锂的沉积行为，但是并不能完全阻止循环过程中SEI膜的反复破裂/修复以及“死锂”的堆积。因此，在金属锂表面构造优良的SEI膜是抑制锂枝晶生长最有效的方法。然而，金属锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括活性材料和包覆于所述活性材料表面的磷基包覆层，其中，所述活性材料包括锂金属单质，所述磷基包覆层包括磷化锂。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述磷化锂的质量为所述磷基包覆层质量的50～100％；优选所述磷基包覆层的内阻R
SEI
为32～80Ω；优选所述磷基包覆层的剪切模量为10～34Gpa，优选为14～34Gpa。3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述活性材料和所述磷基包覆层的质量比为10～10000：1，优选为20～1000：1；优选所述磷基包覆层的厚度为5～35μm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的负极材料，其特征在于，所述活性材料选自金属锂单质、锂/碳复合材料、锂/铟合金、锂/镁合金、锂/银合金、锂/铜合金、锂/硅合金中的任意一种或多种。5.一种权利要求1至4中任一项所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供活性材料，在所述活性材料的表面包覆磷基包覆层，其中，所述磷基包覆层包括磷化锂。6.根据权利要求5所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：方法A：将包括第一磷源的浆料负载于活性材料的表面后干燥，得到所述负极材料；其中，所述第一磷源为含有保护层的磷化锂颗粒；和/或，方法B：在惰性气体氛围中，将包括第二磷源与活性材料的原料进行加热反应，得到所述负极材料；其中，所述第二磷源选自磷单质、磷化金属化合物中的任意一种或多种；和/或，方法C：将活性材料浸渍于第三磷源的溶液中进行浸渍改性处理，得到所述负极材料；所述第三磷源的溶液选自四碘化二磷溶液、五氮化三磷溶液、三溴化磷溶液、三碘化磷溶液、三氯氧磷溶液、四甲基碘化磷溶液中的任意一种或多种。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述方法A中，所述浆料的固含量为20～80％，优选所述浆料中的溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、四氢呋喃、乙二醇二甲醚中的任意一种或多种；优选所述第一磷源与所述活性材料的质量比为1：30～1：400，优选所述第一磷源为碳包覆磷化锂颗粒，优选所述碳包覆磷化锂颗粒的直径尺寸为20～200nm，优选所述碳包覆磷化锂颗粒中碳包覆层的质量为所述碳包覆磷化锂颗粒质量的5～15％。8.根据权利要求6或7...

【专利技术属性】
技术研发人员：石鹏程，梁大宇，梁伟路，刘欣，赵坤，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：