一种负极材料、二次电池及用电设备制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种负极材料、二次电池及用电设备，其中，本发明专利技术实施例所提供的负极材料包括内核、第一壳层及第二壳层，第一壳层设置于内核表面，第二壳层设置于第一壳层表面，内核包括活性材料，第一壳层包括第一高分子材料，第二壳层包括导电材料，第一高分子材料包括卤素、羟基、羧基、醛基、氨基、硫醇基、羰基、酰胺基中的至少一种，包括第一高分子材料的第一壳层牢固缠绕在内核表面，且可以将导电材料能均匀的缠绕在表面，一方面有效缓解负极材料发生膨胀，从而抑制负极极片过度膨胀，另一方面使得后期内核颗粒膨胀破碎后，依然能保持导电网络，其循环性能更好、膨胀及直流电阻更低。更低。更低。

【技术实现步骤摘要】
一种负极材料、二次电池及用电设备


[0001]本专利技术涉及锂离子电池制造
，特别是涉及一种负极材料、二次电池及用电设备。

技术介绍

[0002]当前，二次电池，特别是锂离子电池，由于具有循环寿命长、能量密度高、充电时间短、体积小、重量轻、无记忆效应等众多优点，在各大领域得到了广泛应用。
[0003]锂离子电池的理论容量与负极材料密切相关。目前，锂离子电池主要采用石墨作为负极，但其理论比容量仅为372mAh/g；而硅、锡或其合金类负极材料虽具有高达4200mAh/g的最大理论容量，但硅、锡或其合金会在充放电过程中，产生150％～300％的体积变化，使得负极材料与基材的剥离、或者负极材料之间的接触分离，SEI膜的持续破裂修复消耗大量活性锂，导致内阻增加、容量衰减，从而影响电池循环寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种负极材料、二次电池及用电设备，以解决现有硅、锡或其合金类负极材料容易因体积变化导致极片变形，影响电池循环寿命的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提出了一种负极材料，其中，所述负极材料包括内核、第一壳层及第二壳层，所述第一壳层设置于所述内核表面，所述第二壳层设置于所述第一壳层表面；所述内核包括活性材料，所述第一壳层包括第一高分子材料，所述第二壳层包括导电材料，所述第一高分子材料包括卤素、羟基、羧基、醛基、氨基、硫醇基、羰基、酰胺基中的至少一种。
[0007]进一步地，所述的负极材料中，所述活性材料表面具有活性位点，至少部分所述第一高分子材料接枝在所述活性材料表面。
[0008]进一步地，所述的负极材料中，所述活性位点包含羰基、羟基、羧基、酰氯基、偶氮基、环氧基的至少一种。
[0009]进一步地，所述的负极材料中，所述负极材料还包括第三壳层，所述第三壳层设置于所述第二壳层表面，所述第三壳层包括第二高分子材料，所述第二高分子材料包含树枝状聚合物和/或超支化聚合物。
[0010]进一步地，所述的负极材料中，所述第二壳层还包括粘结剂，所述粘结剂包括线性聚合物，所述第一高分子材料包含羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、海藻酸钠、聚多巴胺、嵌有硫醇基的聚丙烯酸中的至少一种。
[0011]进一步地，所述的负极材料中，所述线性聚合物、所述树枝状聚合物及所述超支化聚合物各自独立地选自聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、丁苯橡胶、聚苯乙烯、聚丙烯醇、聚乙烯醇中的至少一种。
[0012]进一步地，所述的负极材料中，所述内核的粒径Dv50为0.01～10μm；和/或
[0013]所述第二壳层的厚度为5～250nm；和/或
[0014]所述第三壳层的厚度为5～150nm。
[0015]进一步地，所述的负极材料中，所述活性材料包括硅基类活性材料、锡基类活性材料中的至少一种。
[0016]进一步地，所述的负极材料中，所述硅基类活性材料包括硅碳、单晶硅、硅合金、预锂化硅、预镁化硅中的至少一种。
[0017]进一步地，所述的负极材料中，所述导电材料包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；和/或
[0018]所述导电剂包含长径比为500～10000:1的碳纳米管。
[0019]本专利技术还提出了一种二次电池，其中，包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体及设置于所述负极集流体上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括如上述的负极材料。
[0020]本专利技术还提出了一种用电设备，其中，包括上述的二次电池，所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。
[0021]与现有技术相比，本专利技术实施例包括以下优点：
[0022]本专利技术实施例中，所提供的负极材料包括内核、第一壳层及第二壳层，第一壳层设置于内核表面，第二壳层设置于第一壳层表面，内核包括活性材料，第一壳层包括第一高分子材料，第二壳层包括导电材料，第一高分子材料包括卤素、羟基、羧基、醛基、氨基、硫醇基、羰基、酰胺基中的至少一种。其中，因为第一高分子材料包括卤素、羟基、羧基、醛基、氨基、硫醇基、羰基、酰胺基等极性基团，可以牢固缠绕在内核表面，且可以将导电材料能均匀的缠绕在表面，不仅使得颗粒膨胀导致的应力更均匀，而且使得后期内核颗粒膨胀破碎后，依然能保持导电网络，其循环性能更好、膨胀及直流电阻更低，因而解决了负极材料容易因体积变化导致极片变形，影响电池循环寿命的问题。
[0023]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例提供的锂离子电池负极材料的结构示意图。
[0025]附图标记说明：
[0026]11
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内核，12
‑
第一壳层，13
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第二壳层，14
‑
第三壳层。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0028]本专利技术的申请人发现，为了克服活性材料(特别是硅、锡或其合金类负极)容易因体积变化导致极片变形，影响电池循环寿命的问题，可以在活性材料表面包覆碳纳米管或炭黑，但碳纳米管或炭黑均难以均匀包覆在硅、锡或其合金表面，也即难以充分发挥碳纳米管缠绕抑制膨胀和缓冲作用，使得锂离子电池性能难以发挥。降低硅粒径可有效降低膨胀，但是硅颗粒降低导致比表面积增加，在匀浆时容易出现硅颗粒团聚，大幅降低了该方法的应用效果，在极片中颗粒之间膨胀时相互挤压造成颗粒破碎。
[0029]本专利技术实施例为了解决上述问题，提供了一种负极材料，如图1所示，该负极材料包括内核11、第一壳层12及第二壳层13，第一壳层12设置于内核11表面，第二壳层13设置于第一壳层12表面，内核11包括活性材料，第一壳层12包括第一高分子材料，第二壳层13包括导电材料，第一高分子材料包括卤素、羟基、羧基、醛基、氨基、硫醇基、羰基、酰胺基中的至少一种。
[0030]其中，因为第一高分子材料包括卤素、羟基、羧基、醛基、氨基、硫醇基、羰基、酰胺基等极性基团，可以牢固缠绕在内核表面，且第一高分子材料可以直接将导电材料能均匀的缠绕在表面，不仅使得颗粒膨胀导致的应力更均匀，而且使得后期内核颗粒膨胀破碎后，依然能保持导电网络，其循环性能更好、膨胀及直流电阻更低，因而改善了负极材料容易因体积变化导致极片变形，影响电池循环寿命的问题。进一步地，第一高分子材料具有的上述基团，能够提高抑制内核的膨胀率，降低电池膨胀率，提升电池的循环性能和循环寿命。在一些实施例中，第一高分子材料包含羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、海藻酸钠、聚多巴胺、嵌有硫醇基的聚丙烯酸中的至少一种。
[0031]可选地，在一种实施方式中，上述活性材料表面具有活性位点，至少部分第一高分子材料接枝在活性材料表面。该实施方式中，通过利用氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括内核、第一壳层及第二壳层，所述第一壳层设置于所述内核表面，所述第二壳层设置于所述第一壳层表面；所述内核包括活性材料，所述第一壳层包括第一高分子材料，所述第二壳层包括导电材料，所述第一高分子材料包括卤素、羟基、羧基、醛基、氨基、硫醇基、羰基、酰胺基中的至少一种。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述活性材料表面具有活性位点，至少部分所述第一高分子材料接枝在所述活性材料表面。3.根据权利要求2所述的负极材料，其特征在于，所述活性位点包含羰基、羟基、羧基、酰氯基、偶氮基、环氧基中的至少一种。4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料还包括第三壳层，所述第三壳层设置于所述第二壳层表面，所述第三壳层包括第二高分子材料，所述第二高分子材料包含树枝状聚合物和/或超支化聚合物。5.根据权利要求4所述的负极材料，其特征在于，所述第二壳层还包括粘结剂，所述粘结剂包括线性聚合物，所述第一高分子材料包含羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、海藻酸钠、聚多巴胺、嵌有硫醇基的聚丙烯酸中的至少一种。6.根据权利要求5所述的负极材料，其特征在于，所述线性聚合物、所述树枝...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗京，
申请(专利权)人：欣旺达动力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：