一种电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电化学装置

【技术实现步骤摘要】
一种电化学装置、负极活性材料及其制备方法和电子装置


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种电化学装置
、
负极活性材料及其制备方法和电子装置
。

技术介绍

[0002]目前商业化的液态锂离子电池，其电解质都是含有可燃的液态有机电解液，当液态锂离子电池受到剧烈冲击或者电池温度过高的话，电解液极易燃烧，造成电池起火以及更为严重的安全事故
。
[0003]固态电池是采用固态电极和固态电解质的电池
。
固态电池的正极材料与液态电解质电池没有太大差别，负极材料主要选用锂金属
、
锂合金或石墨烯等，传输锂离子的通道为固态电解质材料
。
采用固态电解质代替现有的液态有机电解液能有效提高锂电池安全性能，同时可提高锂离子电池的能量密度等诸多优势
。
[0004]硅基负极因具有极高的理论比容量所以是现在的热门负极材料之一
。
但是，硅基负极本身的低离子电导率和低电子电导率影响了锂离子的快速脱嵌性能，因此在固态电池中也没有广泛的推广应用
。
如果能够解决上述技术缺陷，那么硅基负极的应用势必能够对固态电池的性能再带来一个提升
。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种电化学装置
、
负极活性材料及其制备方法和电子装置，在电化学装置中，微米硅合金化包覆和软碳包覆提升了负极活性材料的电子电导，并缓解材料体积膨胀，同时利用固态电解质提升了离子导电性，有效提升安全性能和循环性能
。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种电化学装置，包括负极极片和固态电解质；
[0007]所述负极极片包括负极材料层，所述固态电解质与所述负极材料层相接触；
[0008]所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料由微米硅
、
韧性合金层和软碳组成；其中，所述韧性材料合金层通过铜源材料中的活性铜与微米硅的
Si
晶粒表层在熔融扩散过程中发生原位合金化反应生成，且包覆所述微米硅的
Si
晶粒表面；所述软碳包覆在所述韧性材料合金层之外
。
[0009]优选的，所述电化学装置为固态电池或电容器
。
[0010]优选的，所述韧性材料合金层包括：
Cu3Si、Cu4Si、Cu5Si、Cu
15
Si4中的一种或几种；所述铜源材料包括：氧化亚铜
、
氯化亚铜
、
硫酸亚铜
、
硝酸亚铜
、
溴化亚铜
、
氟化亚铜
、
碘化亚铜
、
硫化亚铜
、
硒化亚铜
、
醋酸亚铜
、
单质铜
、
硫酸铜
、
碱式碳酸铜
、
氯化铜
、
硝酸铜
、
醋酸铜
、
溴化铜
、
硫化铜
、
柠檬酸铜或甘氨酸铜中的一种或几种；
[0011]所述微米硅的
Dv50
为1μ
m≤Dv50≤5
μ
m
；
[0012]所述固态电解质化学通式为：
Li
1+x
A
x
B2‑
x
(PO4)3，其中
x
在
0.01
‑
0.5
之间，
A
包括
Al、Y、Ga、Cr、In、Fe、Se
或
La
中的一种或多种，
B
包括
Ti、Ge、Ta、Zr、Sn、Fe、V、
铪元素
Hf
以及其衍生材料中的一种或多种；或者，
Li
x
A
y
Zr2‑
y
Si
x
‑
y
‑1P4‑
x+y
O
12
，
1≤x≤5
，0＜
y≤1
，
A
包括
Al、Cr、Fe、
Ga、Se、Y、In
或
La
中的一种或多种；或者，
Na
x
A
y
Zr2‑
y
Si
x
‑
y
‑1P4‑
x+y
O
12
,2.5≤x≤3.5、0
＜
y≤1
，
A
包括：
Al、Cr、Fe、Ga、Se、Y、In、La
中的一种或多种；或者，
Li
3x
La
2/3
‑
x
TiO3，其中
x
在
0.01
‑
0.5
之间
。
[0013]优选的，所述负极材料层还包括分散剂和粘结剂
。
[0014]优选的，所述韧性材料合金层占所述韧性材料合金层和
Si
晶粒总质量的2％
‑
50
％；所述软碳占所述负极活性材料总质量的3％
‑
12
％
。
[0015]第二方面，本专利技术实施例提供了一种负极活性材料，由微米硅
、
韧性合金层和软碳组成；其中，所述韧性材料合金层通过铜源材料中的活性铜与微米硅的
Si
晶粒表层在熔融扩散过程中发生原位合金化反应生成，且包覆所述微米硅的
Si
晶粒表面；所述软碳包覆在所述韧性材料合金层之外；
[0016]所述韧性材料合金层包括：
Cu3Si、Cu4Si、Cu5Si、Cu
15
Si4中的一种或几种；所述铜源材料包括：氧化亚铜
、
氯化亚铜
、
硫酸亚铜
、
硝酸亚铜
、
溴化亚铜
、
氟化亚铜
、
碘化亚铜
、
硫化亚铜
、
硒化亚铜
、
醋酸亚铜
、
单质铜
、
硫酸铜
、
碱式碳酸铜
、
氯化铜
、
硝酸铜
、
醋酸铜
、
溴化铜
、
硫化铜
、
柠檬酸铜或甘氨酸铜中的一种或几种；
[0017]所述微米硅的
Dv50
为1μ
m≤Dv50≤5
μ
m
；
[0018]所述固态电解质化学通式为：
Li
1+x
A
x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括负极极片和固态电解质；所述负极极片包括负极材料层，所述固态电解质与所述负极材料层相接触；所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料由微米硅
、
韧性合金层和软碳组成；其中，所述韧性材料合金层通过铜源材料中的活性铜与微米硅的
Si
晶粒表层在熔融扩散过程中发生原位合金化反应生成，且包覆所述微米硅的
Si
晶粒表面；所述软碳包覆在所述韧性材料合金层之外
。2.
根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置为固态电池或电容器
。3.
根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述韧性材料合金层包括：
Cu3Si、Cu4Si、Cu5Si、Cu
15
Si4中的一种或几种；所述铜源材料包括：氧化亚铜
、
氯化亚铜
、
硫酸亚铜
、
硝酸亚铜
、
溴化亚铜
、
氟化亚铜
、
碘化亚铜
、
硫化亚铜
、
硒化亚铜
、
醋酸亚铜
、
单质铜
、
硫酸铜
、
碱式碳酸铜
、
氯化铜
、
硝酸铜
、
醋酸铜
、
溴化铜
、
硫化铜
、
柠檬酸铜或甘氨酸铜中的一种或几种；所述微米硅的
Dv50
为1μ
m≤Dv50≤5
μ
m
；所述固态电解质化学通式为：
Li
1+x
A
x
B2‑
x
(PO4)3，其中
x
在
0.01
‑
0.5
之间，
A
包括
Al、Y、Ga、Cr、In、Fe、Se
或
La
中的一种或多种，
B
包括
Ti、Ge、Ta、Zr、Sn、Fe、V、
铪元素
Hf
以及其衍生材料中的一种或多种；或者，
Li
x
A
y
Zr2‑
y
Si
x
‑
y
‑1P4‑
x+y
O
12
，
1≤x≤5
，0＜
y≤1
，
A
包括
Al、Cr、Fe、Ga、Se、Y、In
或
La
中的一种或多种；或者，
Na
x
A
y
Zr2‑
y
Si
x
‑
y
‑1P4‑
x+y
O
12
,2.5≤x≤3.5、0
＜
y≤1
，
A
包括：
Al、Cr、Fe、Ga、Se、Y、In、La
中的一种或多种；或者，
Li
3x
La
2/3
‑
x
TiO3，其中
x
在
0.01
‑
0.5
之间
。4.
根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述负极材料层还包括分散剂和粘结剂
。5.
根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述韧性材料合金层占所述韧性材料合金层和
Si
晶粒总质量的2％
‑
50
％；所述软碳占所述负极活性材料总质量的3％
‑
12
％
。6.
一种负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料由微米硅
、
韧性合金层和软碳组成；其中，所述韧性材料合金层通过铜源材料中的活性铜与微米硅的
Si
晶粒表层在熔融扩散过程中发生原位合金化反应生成，且包覆所述微米硅的
Si
晶粒表面；所述软碳包覆在所述韧性材料合金层之外；所述韧性材料合金层包括：
Cu3Si、Cu4Si、Cu5Si、Cu
15
Si4中的一种或几种；所述铜源材料包括：氧化亚铜
、
氯化亚铜
、
硫酸亚铜
、
硝酸亚铜
、
溴化亚铜
、
氟化亚铜
、
碘化亚铜
、
硫化亚铜
、
硒化亚铜
、
醋酸亚铜
、
单质铜
、
硫酸铜
、
碱式碳酸铜
、
氯化铜
、
硝酸铜
、
醋酸铜
、
溴化铜
、
硫化铜
、
柠檬酸铜或甘氨酸铜中的一种或几种；所述微米硅的
Dv50
为1μ
m≤Dv50≤5
μ
m
；所述固态电解质化学通式为：
Li
1+x
A
x
B2‑
x
(PO4)3，其中
x
在
0.01
‑
0.5
之间，
A
包括
Al、Y、Ga、Cr、In、Fe、Se
或
La
中的一种或多种，
B
包括
Ti、Ge、Ta、Zr、Sn、Fe、V、
铪元素
Hf
以及其衍生材料中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘明军，罗飞，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：