【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种负极活性材料、负极极片、二次电池及电子装置。
技术介绍
1、硅基材料作为锂离子电池负极具有容量高、来源广泛以及环境友好等优势，有望替代目前应用广泛的石墨负极成为下一代锂离子电池的主要负极材料。
2、硅在常温下可与锂合金化，生成li15si4相，理论比容量高达4200mah/g，远高于商业化石墨理论比容量(372ma˙h/g)，在地壳元素中储量丰富(26.4％，第2位)，成本低、环境友好，因而硅负极材料一直备受科研人员关注，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。
3、然而，硅在锂离子嵌入时，会伴随300-400％的体积膨胀，巨大的体积膨胀会使各种锂离子电池的能量密度损失，破坏已经形成的sei膜，恶化循环性能。为了解决硅在循环过程中的膨胀问题，专业技术人员采用碳包覆，聚合物包覆等各种表面改性的手段，虽具有一定的成效，但仍然具有一定的缺陷。比如碳包覆在循环后期仍然束缚不了硅的膨胀，导致自身的破碎，增加了后期的副反应，治标不治本；近年来，新兴的硅烷沉积技术，能够将硅颗粒做到极致的微晶，从根本上去解决硅的膨胀问题，但是硅的体积膨胀仍然比传统石墨的膨胀度高；因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。
技术实现思路
1、针对目前硅在循环过程中易膨胀的问题，本专利技术提供了一种负极活性材料、负极极片、二次电池及电子装置。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
3、本专利技术第一方
4、可选的，以所述负极活性材料的总重量为100％计，所述硅材料的质量百分含量为30％-60％，所述碳材料的质量百分含量为40％-70％。
5、可选的，以所述碳材料的总重量为100％计，所述金属元素m的质量百分含量为0.1％-5％，所述金属元素m分散于所述共价有机框架的内部和表面。
6、可选的，所述碳材料为多孔碳结构，所述硅材料分散于所述多孔碳结构中。
7、可选的，所述硅碳材料的dv50范围为5um-20um,所述硅碳材料的比表面积范围为1m2/g-15m2/g。
8、可选的，所述硅材料为硅纳米材料，所述硅纳米颗粒粒径≤15nm。
9、可选的，所述共价有机框架由共价有机框架前驱体高温碳化得到，所述共价有机框架前驱体包括六羟基苯并苯、苯基二硼酸、三联吡啶钌、聚丙烯酸、丁苯橡胶、羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠、异丙醇铝、有机锗、乙氧基铌、戊醇铌、二甲基氨基铌、草酸铌及有机铝中的一种或多种。
10、本专利技术第二方面提供了一种负极极片，其包括上述所述的负极活性材料、石墨、导电剂及粘结剂；所述导电剂包括无定形碳、superp、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、碳纳米纤维及石墨烯中的一种或多种；所述粘结剂包括羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、丁苯橡胶、苯丙乳液、聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸锂、海藻酸钠或海藻酸钾中的一种或多种。
11、本专利技术第三方面提供了一种二次电池，包括正极片、隔膜和上述所述的负极极片。
12、本专利技术第四方面提供了一种电子装置，包括上述所述的二次电池。
13、根据本专利技术提供的负极活性材料，本专利技术将硅材料和含碳的三维共价有机框架复合，形成硅碳材料，利用三维共价有机框架缓冲硅在循环过程中的膨胀；此外，共价有机框架的内部存在金属元素m，金属元素m可以提高硅材料和碳材料的离子导电性和电子传输性能，从而改善锂离子电池的循环性能，抑制循环过程中的体积膨胀；负极材料中使用含金属钌、铌、铝及锗的有机衍生物作为金属框架沉积硅材料，能够提高负极活性材料的导电性，降低表面的副反应，从而改善负极活性材料的循环性能。
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1.一种负极活性材料，其特征在于：所述负极活性材料包括硅碳材料，所述硅碳材料包括硅材料和碳材料，所述碳材料包括共价有机框架，所述共价有机框架包括碳元素和金属元素M，所述金属元素M包括钌、铌、铝及锗中的一种或多种，所述硅材料分散在所述共价有机框架内部，所述硅材料和所述碳材料之间形成Si-C-M键。
2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：以所述负极活性材料的总重量为100％计，所述硅材料的质量百分含量为30％-60％，所述碳材料的质量百分含量为40％-70％。
3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：以所述碳材料的总重量为100％计，所述金属元素M的质量百分含量为0.1％-5％，所述金属元素M分散于所述共价有机框架的内部和表面。
4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：所述碳材料为多孔碳结构，所述硅材料分散于所述多孔碳结构中。
5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：所述硅碳材料的Dv50范围为5um-20um,所述硅碳材料的比表面积范围为1m2/g-15m2/g。
6.根据权利要求
7.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：所述共价有机框架由共价有机框架前驱体高温碳化得到，所述共价有机框架前驱体包括六羟基苯并苯、苯基二硼酸、三联吡啶钌、聚丙烯酸、丁苯橡胶、羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠、异丙醇铝、有机锗、乙氧基铌、戊醇铌、二甲基氨基铌、草酸铌及有机铝中的一种或多种。
8.一种负极极片，其特征在于：其包括如权利要求1-7中任一项所述的负极活性材料、石墨、导电剂及粘结剂；所述导电剂包括无定形碳、SuperP、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、碳纳米纤维及石墨烯中的一种或多种；所述粘结剂包括羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、丁苯橡胶、苯丙乳液、聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、海藻酸锂、海藻酸钠或海藻酸钾中的一种或多种。
9.一种二次电池，其特征在于：包括正极片、隔膜和权利要求8所述的负极极片。
10.一种电子装置，其特征在于：包括如权利要求9所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种负极活性材料，其特征在于：所述负极活性材料包括硅碳材料，所述硅碳材料包括硅材料和碳材料，所述碳材料包括共价有机框架，所述共价有机框架包括碳元素和金属元素m，所述金属元素m包括钌、铌、铝及锗中的一种或多种，所述硅材料分散在所述共价有机框架内部，所述硅材料和所述碳材料之间形成si-c-m键。
2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：以所述负极活性材料的总重量为100％计，所述硅材料的质量百分含量为30％-60％，所述碳材料的质量百分含量为40％-70％。
3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：以所述碳材料的总重量为100％计，所述金属元素m的质量百分含量为0.1％-5％，所述金属元素m分散于所述共价有机框架的内部和表面。
4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：所述碳材料为多孔碳结构，所述硅材料分散于所述多孔碳结构中。
5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于：所述硅碳材料的dv50范围为5um-20um,所述硅碳材料的比表面积范围为1m2/g-15m2/g。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈聪荣，董文明，胡大林，肖峰，杨宽，何欣艳，李璐，
申请(专利权)人：广东省豪鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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