一种负极活性材料制造技术

本申请提供了一种负极活性材料

【技术实现步骤摘要】
一种负极活性材料、二次电池及电子装置


[0001]本申请涉及电化学
，特别是涉及一种负极活性材料
、
二次电池及电子装置
。

技术介绍

[0002]二次电池，例如锂离子电池具有工作电压高，能量密度高
、
循环寿命长
、
工作温度范围宽等特性，这些优异的特性使锂离子电池在消费电子
、
动力电池和储能三大领域都实现了广泛应用
。
[0003]硅材料的理论克容量高达
4200mAh/g
，在锂离子电池中具有广阔的应用前景
。
但硅材料在充放电循环过程中，随着锂离子的嵌入和脱出，会发生
120
％至
300
％的体积膨胀，硅材料体积膨胀释放应力会导致的负极极片孔隙的增加，造成负极极片体积膨胀，从而影响锂离子电池的膨胀性能
。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种负极活性材料
、
二次电池及电子装置，以改善二次电池的膨胀性能
。
具体技术方案如下：
[0005]本申请的第一方面提供了一种负极活性材料，其包括硅基复合材料，硅基复合材料包括硅基体
、
导电剂和聚合物，导电剂和聚合物位于硅基体的至少部分表面，硅基复合材料的拉曼光谱中位移为
1255cm
‑1至
1400cm
‑1的
D
峰的峰强为
I
D
，硅基复合材料的拉曼光谱中位移为
1550cm
‑1至
1625cm
‑1的
G
峰的峰强为
I
G
，
I
D
与
I
G
的比值为
A
，
0.15≤A≤1.15
，硅基复合材料的红外光谱中在
1450
±
20cm
‑1存在碳氧双键的伸缩振动峰，硅基复合材料的粉末电导率为
0.03S/cm
至
0.1S/cm。
负极活性材料包括硅基复合材料，硅基复合材料包括位于硅基体的至少部分表面的导电剂和聚合物，并调控
A
的值和硅基复合材料的粉末电导率在本申请范围内，可以使得负极活性材料具有完整的导电网络的同时，能够释放因硅膨胀产生的应力
。
将具有上述特征的负极活性材料应用于二次电池，有利于减少因硅膨胀释放应力导致的负极极片孔隙率的增加量，缓解硅负极极片的膨胀，从而改善二次电池的循环性能和膨胀性能
。
[0006]在本申请的一些实施方案中，硅基复合材料的
Dv50/Dv10
满足
1.25≤Dv50/Dv10≤7
，硅基复合材料的
Dv50
为5μ
m
至
12
μ
m。
通过调控硅基复合材料的
Dv50/Dv10、Dv50
的值在上述范围内，有利于提高负极极片的孔隙率，释放因硅膨胀产生的应力，缓解硅负极极片的膨胀，从而改善二次电池的循环性能和膨胀性能
。
[0007]在本申请的一些实施方案中，硅基复合材料的
Dv10
为
1.7
μ
m
至4μ
m。
通过调控硅基复合材料的
Dv10
的值在上述范围内，有利于提高负极极片的孔隙率，释放因硅膨胀产生的应力，缓解硅负极极片的膨胀，从而改善二次电池的循环性能和膨胀性能
。
[0008]在本申请的一些实施方案中，负极活性材料满足以下特征中的至少一者：
(1)0.35≤A≤0.85
；
(2)
硅基复合材料的粉末电导率为
0.04S/cm
至
0.08S/cm
；
(3)
硅基复合材料的
Dv50/Dv10
满足
2≤Dv50/Dv10≤3.5。
具有上述特征的负极活性材料，具有较好的导电性，将其应用于二次电池，可以缓解硅负极极片的膨胀，从而改善二次电池的循环性能和膨胀性能
。
[0009]在本申请的一些实施方案中，导电剂呈线状，聚合物呈颗粒状，负极活性材料满足以下特征中的至少一者：
(1)
聚合物的颗粒的外接圆的直径为
X nm
，
10≤X≤200
；
(2)
导电剂的平均直径为
Y nm
，
0.5≤Y≤20
；导电剂的平均长度为
Z
μ
m
，
0.5≤Z≤11
；
(3)
聚合物的颗粒的外接圆的直径为
X nm
，导电剂的平均直径为
Y nm
，
0.5≤X/Y≤400。
具有上述特征的负极活性材料，具有较好的导电性，可以更好发挥导电剂和聚合物的作用，释放因硅膨胀产生的应力
。
将其应用于二次电池，可以改善二次电池的循环性能和膨胀性能
。
[0010]在本申请的一些实施方案中，导电剂呈线状，聚合物呈颗粒状，负极活性材料满足以下特征中的至少一者：
(1)
聚合物的颗粒的外接圆的直径为
X nm
，
20≤X≤140
；
(2)
导电剂的平均直径为
Y nm
，
0.5≤Y≤14
；导电剂的平均长度为
Z
μ
m
，
1≤Z≤8
；
(3)
聚合物的颗粒的外接圆的直径为
X nm
，导电剂的平均直径为
Y nm
，
0.7≤X/Y≤280。
具有上述特征的负极活性材料，具有更好的导电性，可以更好发挥导电剂和聚合物的作用，释放因硅膨胀产生的应力
。
将其应用于二次电池，可以进一步改善二次电池的循环性能和膨胀性能
。
[0011]在本申请的一些实施方案中，硅基体包括硅元素和碳元素；导电剂包括碳纳米管；聚合物包括聚丙烯酸酯
、
聚酰亚胺
、
聚酰胺
、
聚酰胺酰亚胺
、
聚氨酯
、
羧甲基纤维素钠
、
羧甲基纤维素钾
、
羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素钾中的至少一种
。
选择上述范围内的硅基体材料
、
导电剂以及聚合物，负极活性材料具有完整的导电网络的同时，能够释放因硅膨胀产生的应力，将具有上述特征的负极活性材料应用于二次电池，可以减少因硅膨胀释放应力导致的负极极片孔隙率的增加量，缓解硅负极极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种负极活性材料，其包括硅基复合材料，所述硅基复合材料包括硅基体
、
导电剂和聚合物，所述导电剂和所述聚合物位于所述硅基体的至少部分表面，所述硅基复合材料的拉曼光谱中位移为
1255cm
‑1至
1400cm
‑1的
D
峰的峰强为
I
D
，所述硅基复合材料的拉曼光谱中位移为
1550cm
‑1至
1625cm
‑1的
G
峰的峰强为
I
G
，
I
D
与
I
G
的比值为
A
，
0.15≤A≤1.15
，所述硅基复合材料的红外光谱中在
1450
±
20cm
‑1存在碳氧双键的伸缩振动峰，所述硅基复合材料的粉末电导率为
0.03S/cm
至
0.1S/cm。2.
根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，所述硅基复合材料的
Dv50/Dv10
满足
1.25≤Dv50/Dv10≤7
，所述硅基复合材料的
Dv50
为5μ
m
至
12
μ
m。3.
根据权利要求2所述的负极活性材料，其中，所述硅基复合材料的
Dv10
为
1.7
μ
m
至4μ
m。4.
根据权利要求1所述的负极活性材料，其满足以下特征中的至少一者：
(1)0.35≤A≤0.85
；
(2)
所述硅基复合材料的粉末电导率为
0.04S/cm
至
0.08S/cm
；
(3)
所述硅基复合材料的
Dv50/Dv10
满足
2≤Dv50/Dv10≤3.5。5.
根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，所述导电剂呈线状，所述聚合物呈颗粒状，所述负极活性材料满足以下特征中的至少一者：
(1)
所述聚合物的颗粒的外接圆的直径为
X nm
，
10≤X≤200
；
(2)
所述导电剂的平均直径为
Y nm
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，苏义松，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：