【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及负极材料，尤其涉及负极材料及其制备方法、电池。
技术介绍
1、锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。
2、为了提高电池能量密度，硅负极材料的研究和开发日趋成熟。但是硅负极材料脱嵌锂过程中体积膨胀较大(>300％)，硅负极材料在充放电过程中会粉化从集流体上掉落，使得硅粒子与集流体之间失掉电触摸，导致电化学性能变差，容量衰减、循环稳定性下降，难以得到商业应用。为了提高硅负极材料的导电性和循环稳定性，可以采用碳包覆，现有的碳包覆制备方法步骤复杂，且单纯的碳包覆无法有效提升硅碳负极的电化学性能。
3、基于此，亟需开发一种具有长循环、低膨胀的硅碳负极材料。
技术实现思路
1、本申请提出了负极材料及其制备方法、电池，使得负极材料兼具高首效、优异的循环稳定性及低膨胀性能。
2、第一方面，本申请提供一种负极材料，所述负极材料包括二次颗粒，所述二次颗粒包括碳材料及一次颗粒，所述一次颗粒包括至少一个硅晶粒；
3、所述负极材料在25℃条件下测得的硅晶粒的平均粒径为m0 nm；负极材料在氮气保护下加热至1000℃后保温1h后，自然冷却至25℃条件下测得的硅晶粒的平均粒径为m1nm；
4、所述负极材料的结晶不稳定度为f，f＝(m1-m0)/m0，m1＞m0，0.01≤f≤500。
5、在一些实施方式中，所述一次颗粒的平均粒径为1nm～100n
6、在一些实施方式中，所述负极材料的孔体积为0.01cm3/g～0.2cm3/g。
7、在一些实施方式中，所述负极材料在氮气保护下以5℃/min的升温速率加热至1000℃后保温1h后，自然冷却至25℃条件下测得的硅晶粒的平均粒径为m1 nm，0.1＜m1≤50；
8、在一些实施方式中，所述负极材料在25℃条件下测得的硅晶粒的平均粒径为m0nm，0.1≤m0≤20。
9、在一些实施方式中，所述负极材料中氧元素的质量含量＜15％。
10、在一些实施方式中，所述负极材料中硅元素的质量含量40％～80％。
11、在一些实施方式中，所述碳材料包括无定型碳和石墨化碳中的至少一种。
12、在一些实施方式中，所述负极材料还包括位于所述二次颗粒至少部分表面的包覆材料。
13、在一些实施方式中，所述包覆材料包括非晶碳材料、石墨化碳材料、聚合物中的至少一种。
14、在一些实施方式中，所述包覆材料包括聚合物，所述聚合物包括聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚氨酯、聚多巴胺、黄原胶、聚吡咯、聚噻吩、聚苯乙炔、聚苯胺、聚乙炔、单宁酸中的至少一种。
15、在一些实施方式中，所述包覆材料包括聚合物，所述包覆材料形成的包覆层的厚度为50nm～300nm。
16、在一些实施方式中，所述包覆材料包括石墨化碳材料，所述包覆材料形成的包覆层的厚度为5nm～100nm。
17、在一些实施方式中，所述包覆材料包括非晶碳材料，所述包覆材料形成的包覆层的厚度为10nm～500nm。
18、在一些实施方式中，所述负极材料中的碳元素的质量含量为5％～80％。
19、在一些实施方式中，所述负极材料的粉体振实密度为0.3g/cm3～1.3g/cm3。
20、在一些实施方式中，所述负极材料的粉体压实密度为1.2g/cm3～1.8g/cm3。
21、在一些实施方式中，所述负极材料的中值粒径为0.5μm～26μm。
22、在一些实施方式中，所述负极材料的比表面积为0.8m2/g～40m2/g。
23、第二方面，本申请提供一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
24、将包含硅单质粉末与硅微粉的混合物进行一次烧结处理，得到中间体；
25、将所述中间体进行二次烧结处理，使得所述中间体进行歧化反应，得到前驱体；
26、将所述前驱体置于刻蚀液中进行刻蚀处理，得到具有孔的硅粒子；
27、利用第一气相碳源对所述具有孔的硅粒子进行气相碳沉积，得到二次颗粒，所述负极材料包括所述二次颗粒。
28、在一些实施方式中，所述硅微粉中氧元素的质量含量≤5％。
29、在一些实施方式中，所述硅单质粉末与所述硅微粉的摩尔比为1：(0.9～1.1)。
30、在一些实施方式中，所述一次烧结处理的温度为1150℃～1650℃。
31、在一些实施方式中，所述一次烧结处理的时间为3h～12h。
32、在一些实施方式中，所述一次烧结处理的加热速率为1℃/min～20℃/min。
33、在一些实施方式中，所述一次烧结处理的压力≤10pa。
34、在一些实施方式中，所述二次烧结处理的温度为200℃～1050℃。
35、在一些实施方式中，所述二次烧结处理的时间为1h～48h。
36、在一些实施方式中，所述二次烧结处理的加热速率为1℃/min～30℃/min。
37、在一些实施方式中，所述前驱体与所述刻蚀液的质量比为1：(5～20)。
38、在一些实施方式中，所述刻蚀液包括氢氟酸、水、乙醇及氟化铵；
39、在一些实施方式中，所述刻蚀液包括氢氟酸、水、乙醇及氟化铵，其中，所述氢氟酸、所述水、所述乙醇及所述氟化铵的质量比为(6～24)：3：1：(3～6)；
40、在一些实施方式中，所述刻蚀液包括氢氟酸、水、乙醇及氟化铵，其中，所述氢氟酸的质量浓度为40％；
41、在一些实施方式中，所述刻蚀反应的时间为0.5h～10h。
42、在一些实施方式中，所述刻蚀反应的温度≤40℃。
43、在一些实施方式中，所述方法还包括将刻蚀反应产物进行洗涤、干燥处理。
44、在一些实施方式中，所述具有孔的硅粒子中氧元素的质量含量＜5％。
45、在一些实施方式中，所述具有孔的硅粒子中水的质量含量＜1％。
46、在一些实施方式中，所述气相碳沉积的升温速率为1℃/min～30℃/min。
47、在一些实施方式中，所述气相碳沉积的反应温度为200℃～1050℃。
48、在一些实施方式中，所述气相碳沉积的保温时间为1h～48h。
49、在一些实施方式中，所述第一气相碳源包括乙炔、甲烷、乙烯、丙烷、甲苯、环已烷、乙醇、乙烯、丙烯、吡咯和乙腈中的至少一种。
50、在一些实施方式中，所述第一气相碳源的流量为0.1l/min～10l/min。
51、在一些实施方式中，所述方法还包括：利用包覆材料对所述二次颗粒进行表面包覆处理。
52、在一些实施方式中，所述包覆材料包括非晶碳材料、石墨化碳材料、聚合物中的至少一种。
53、在一些实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括相互分散的碳材料及一次颗粒，所述一次颗粒包括至少一个硅晶粒；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，包含以下特征中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，还包括位于所述二次颗粒至少部分表面的包覆材料，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：
4.根据权利要求1～3任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：
5.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足以下特征中的至少一种：
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足以下特征中的至少一种：
8.根据权利要求5所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足以下特征中的至少一种：
9.根据权利要求5所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：利用包覆材料对所述二次颗粒进行表面包覆处理，其满足以下特征中的至少一种：>
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的负极材料或根据权利要求5～9任一项所述负极材料的制备方法制备的负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括相互分散的碳材料及一次颗粒，所述一次颗粒包括至少一个硅晶粒；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，包含以下特征中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，还包括位于所述二次颗粒至少部分表面的包覆材料，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：
4.根据权利要求1～3任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：
5.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：安威力，何鹏，任建国，贺雪琴，
申请(专利权)人：贝特瑞新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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