一种负极活性材料及应用其的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种负极活性材料及应用其的锂离子电池

【技术实现步骤摘要】
一种负极活性材料及应用其的锂离子电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体地，涉及一种负极活性材料及应用其的锂离子电池
。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有电压高
、
无记忆效应
、
能量密度高等特点，已经在智能手机和笔记本电脑等便携式电器上得到了广泛应用
。
现有的锂离子电池主要是采用石墨类材料作为负极活性材料，石墨的理论容量为
372mAh/g
，其中，天然石墨由于其的高结晶性，其实际克容量可达到
360mAh/g
以上，已经非常接近石墨的理论容量
。
但是随着科技的发展，石墨类材料难以满足现在日益紧迫的高能量需求
。
单质硅具有较高的理论克容量（
4200mAh/g
），基于此，可以通过在石墨类材料中引入单质硅，提高石墨类材料的克容量
。
然而，将含有单质硅的石墨类材作为负极活性材料应用于锂离子电池之中，随着循环充放电的进行，硅单质的颗粒容易破裂
、
粉碎，会造成负极活性材料的结构坍塌
、
粉化甚至从集流体上脱落，使负极活性材料暴露出更多与电解液接触的界面，由于负极活性材料与电解液之间发生副反应造成的负极活性材料不可逆消耗加剧，导致负极活性材料以及应用其的锂离子电池的电化学性能急剧下降
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种负极活性材料及应用其的锂离子电池，以兼顾提升石墨类负极活性材料的克容量
、
使石墨类负极活性材料及应用其的锂离子电池保持良好的循环性能
。
[0004]根据本专利技术的第一个方面，提供一种负极活性材料，包括石墨负极材料，石墨负极材料包括石墨和硅晶粒，在负极活性材料中，硅含量不低于
2500 ppm
；由负极活性材料制作的扣式电池的电压
dQ/dV
微分曲线中，于
0.4
～
0.5V
范围内的峰强度
<600mAh
·
g
‑1·
V
‑1；电压
dQ/dV
微分曲线的获取方式为，在
20
～
30℃
下使扣式电池以
0.05C
倍率充放电循环，由第5圈循环的充电曲线得到电压
dQ/dV
微分容量曲线
。
由于采用硅晶粒与石墨搭配使用，使本专利技术提供的负极活性材料相对于一般的石墨类负极材料而言，克容量得到显著的提高
。
而硅晶粒在参与锂离子循环充放电的过程中因锂化容易生成
Li
15
Si4，
Li
15
Si4的生成量越多，导致负极活性材料内部不均内应力积累，从而造成含硅负极活性材料容易发生破裂
、
粉碎
。
然而，本专利技术提供的负极活性材料在参与锂离子电池循环充放电的过程中，
Li
15
Si4的生成量较少，从而使得负极活性材料的结构稳定性较佳，进而具备良好的循环特性
。
[0005]根据本专利技术的第二个方面，提供一种锂离子电池，其包括正极片
、
负极片，所述负极片的负极活性物质层中含有如上所述的负极活性材料
。
本专利技术通过的锂离子电池所采用的负极活性材料同时具备较高的克容量
、
足够高的首效以及良好的结构稳定性，从而使得上述锂电池表现出优良的电化学性能以及循环稳定性
。
具体实施方式
[0006]根据本专利技术的第一个方面，提供一种负极活性材料，包括石墨负极材料，石墨负极材料包括石墨和硅晶粒，在负极活性材料中，硅含量不低于
2500ppm
；由负极活性材料制作的扣式电池的电压
dQ/dV
微分曲线中，于
0.4
～
0.5V
范围内的峰强度
<600mAh
·
g
‑1·
V
‑1；电压
dQ/dV
微分曲线的获取方式为，在
20
～
30℃
下使扣式电池以
0.05C
倍率充放电循环，由第5圈循环的充电曲线得到电压
dQ/dV
微分容量曲线
。
由于采用硅晶粒与石墨搭配使用，使本专利技术提供的负极活性材料相对于一般的石墨类负极材料而言，克容量得到显著的提高
。
而硅晶粒在参与锂离子循环充放电的过程中因锂化容易生成
Li
15
Si4，
Li
15
Si4的生成量越多，导致负极活性材料内部不均内应力积累，从而造成含硅负极活性材料容易发生破裂
、
粉碎
。
然而，本专利技术提供的负极活性材料在参与锂离子电池循环充放电的过程中，
Li
15
Si4的生成量较少，从而使得负极活性材料的结构稳定性较佳，进而具备良好的循环特性
。
[0007]优选地，在电压
dQ/dV
微分曲线中，于
0.4
～
0.5V
范围内的峰强度
<300 mAh
·
g
‑1·
V
‑1。
具有上述特征的负极活性材料能够达到更优的循环性能
。
[0008]优选地，硅晶粒的粒径
<50nm。
在保证负极活性材料对应扣式电池测得的
dQ/dV
曲线在
0.4V~0.5V
范围内特征峰峰强均不超过
600mAh
·
g
‑1·
V
‑1的前提下，若能够将硅晶粒的粒径控制在上述范围内，有利于增大负极活性材料中的硅含量，从而有利于提高负极活性材料的克容量，同时硅晶粒的粒径处于上述范围内使得负极活性材料的结构稳定性更佳
。
[0009]优选地，硅晶粒的粒径
<25nm。
[0010]优选地，在负极活性材料中，硅含量为
2500
～
30000 ppm。
在保证负极活性材料对应扣式电池测得的
dQ/dV
曲线在
0.4V~0.5V
范围内特征峰峰强均不超过
600 mAh
·
g
‑1·
V
‑1的前提下，若将负极活性材料中的硅含量控制在上述范围内，即使硅晶粒的粒径适当增大，也能够使负极活性材料的结构稳定性保持良好，从而不必为限制硅晶粒的增大采用复杂或成本高昂的加工处理
。
[0011]优选地，在负极活性材料中，硅含量为
2500本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种负极活性材料，其特征在于：包括石墨负极材料，所述石墨负极材料包括石墨和硅晶粒，在所述负极活性材料中，硅含量不低于
2500 ppm
；由所述负极活性材料制作的扣式电池的电压
dQ/dV
微分曲线中，于
0.4
～
0.5V
范围内的峰强度
<600 mAh
·
g
‑1·
V
‑1；所述电压
dQ/dV
微分曲线的获取方式为，在
20
～
30℃
下使所述扣式电池以
0.05 C
倍率充放电循环，由第5圈循环的充电曲线得到所述电压
dQ/dV
微分容量曲线
。2. 如权利要求1所述负极活性材料，其特征在于：在所述电压
dQ/dV
微分曲线中，于
0.4
～
0.5V
范围内的峰强度
<300 mAh
·
g
‑1·
V
‑1。3. 如权利要求1所述负极活性材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炎婷，李雪瑞，党洁，王志敏，单旭意，赵璐涵，
申请(专利权)人：中创新航科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：