【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种负极材料、负极集流体、负极极片以及锂离子电池。
技术介绍
1、随着社会的的快速进步以及工业发展对能源的依赖，导致了传统能源短缺以及环境的污染，因此开发新型能源已然成为研究人员当下最为关注的问题。其中，锂离子电池因具有能量密度高、输出功率大、工作范围广、循环寿命长、环境友好且可循环利用的优点，成为了当今备受关注的新型能源。
2、在锂离子电池被不断的开发研究中，其高的能量密度已然成为研究人员新的追求目标。目前，石墨是市场应用上最为广泛的电池负极活性材料，其理论比容量为372 mah/g，但无法满足锂离子电池对更高能量密度的追求，而硅负极的理论比容量达到4200 mah/g，因此其在锂电池商用市场所占的份额逐渐增加。锂电池追求高的能量密度不仅需要正极容量的发挥，负极容量的提升同样重要。因此在追求高能量密度的锂电池中，提升负极的容量成为热点研究方向之一。
3、随着研究人员对负极材料的深入研究，不同负极材料的能量发挥不断接近容量，但负极材料在应用过程中的过电位较低、充放电过程中易析锂、快充性能差、体积膨胀和充放电过程中发生副反应产气等问题也逐渐暴露出来，上述问题的存在，会影响电池的容量发挥以及循环寿命。
4、基于此，研究人员尝试多种方式对负极材料进行改性，促使负极材料能够充分发挥容量，同时减少负极材料本身存在的问题对电池性能的影响。目前常用的负极材料改性方式为表面包覆，其中包括氧化物包覆、固态电解质包覆或有机物包覆等。
5、cn105958023a公开了
6、cn114400306b公开了一种高能量密度快充石墨负极材料及其制备方法，其利用改性沥青对石墨颗粒进行造粒，得到由硬碳/软碳复合无定形碳交联的三维网状结构粘结而成的二次颗粒，二次颗粒再使用树脂与沥青的混合物进行包覆，形成一层硬碳/软碳复合无定形碳包覆层，具有高的能量密度和超级快充性能，但该方法形成的包覆层对石墨负极材料的保护作用是有限的，因此可能在电池的循环性能方面提升有限。
7、另外，在电池的充放电过程中，负极侧会生成固体电解质界面膜 (solidelectrolyte interface，简称sei膜)，在sei膜的形成过程中，部分正极侧脱出或电解液中的锂离子被消耗掉，增加了电池的不可逆容量，降低了电极材料的充放电效率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种负极材料、负极集流体、负极极片以及锂离子电池。采用所述负极极片制备的电池，其倍率充放电能力和循环稳定性得到明显提升。
2、为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种负极材料，包括负极材料本体和包覆在所述负极材料本体表面的包覆层；
4、所述包覆层包括三元氟化物、四重氢键单体改性的氧化石墨烯、锂盐。
5、优选地，所述三元氟化物为liamn+bfc，m选自al、ti、zr、ga；a、b、c、n均为正整数，且a+ nb = c。
6、优选地，所述锂盐选自litfsi和/或lifsi。
7、优选地，所述四重氢键单体的化学式为c46h28n4o2。
8、优选地，所述负极材料本体选自氧化亚硅、二氧化硅或硅碳材料中的任意一种或多种。
9、优选地，所述负极材料本体和包覆层的质量比为(5~10):100。
10、优选地，所述三元氟化物、锂盐、四重氢键单体改性的氧化石墨烯的质量比为1:(0.1~0.3):(0.5~2)。
11、优选地，所述包覆层的厚度为30~100 nm。
12、第二方面，本专利技术提供一种负极集流体，其包括铜箔和涂覆在所述铜箔表面的复合涂层。
13、优选地，所述复合涂层包括三元氟化物、四重氢键单体改性的氧化石墨烯、锂盐。
14、优选地，所述四重氢键单体的化学式为c46h28n4o2。
15、优选地，所述三元氟化物为liamn+bfc， m选自al、ti、zr、ga；a、b、c、n均为正整数，且a + nb = c。
16、优选地，所述锂盐选自litfsi和/或lifsi。
17、优选地，所述三元氟化物、锂盐、四重氢键单体改性的氧化石墨烯的质量比为1:(0.1~0.3):(0.5~2)。
18、优选地，所述复合涂层的厚度为1~3 μm。
19、第三方面，本专利技术提供一种负极极片，包括上述技术方案涉及的负极集流体以及涂覆在所述负极集流体表面的上述技术方案涉及的负极材料。
20、第四方面，本专利技术提供一种锂离子电池，其包括正极极片、上述技术方案涉及的负极极片、隔膜和电解液。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
22、本专利技术提供了一种负极材料，包括负极材料本体和包覆在所述负极材料本体表面的包覆层，所述包覆层包括三元氟化物、四重氢键单体改性的氧化石墨烯、锂盐。其中，三元氟化物能够参与形成sei膜，使得电池在充放电过程中不会消耗正极脱出和电解液中的li+来形成sei膜，能够减少电池的不可逆容量，整体提升电池首效和容量保持率；所述四重氢键单体改性的氧化石墨烯作为一种聚合物，具有自修复性和弹性，能够保证包覆层不被电池充放电时负极材料的体积膨胀收缩效应所破坏，同时聚合物良好的柔韧性能够保证负极材料与集流体的接触良好，促进界面处电子的传输，配合锂盐提升电池的倍率充放电能力。同时，所述四重氢键单体改性的氧化石墨烯还表现出良好的离子电导率、电子电导率、宽度电化学窗口，与三元氟化物协同提升负极的离子电子电导率，宽化负极电化学窗口，有利于拓宽负极的充放电电压以及电池的倍率充放电能力。
23、本专利技术还提供了一种负极集流体，其包括铜箔和涂覆在所述铜箔表面的复合涂层，所述复合涂层包括三元氟化物、四重氢键单体改性的氧化石墨烯、锂盐。其中，由于四重氢键单体改性的氧化石墨烯具有优异的导电性，能够降低界面电阻，同时其具有优异的化学稳定性，能够抑制电解液以及电池充放电过程中产生的副产物对负极集流体的腐蚀，较大程度地提升了电池的循环稳定性和安全性。
24、本专利技术还提供了一种包括上述负极材料和负极集流体的负极极片，其具有优异的化学稳定性、离子和电子的传输能力，较低的界面电阻，在电池应用中能够保证电池的容量发挥，提升库伦效率、倍率充放电能力和循环稳定性。经测试，采用上述负极极片得到的2.5ah软包电池，其首次放电容量在2.45 ah以上，500圈容量保持率在94.5%以上，500圈充放电效率在97%以上，3c放电容量在2.1ah以上，5c放电容量在1.9 ah以上。
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1.一种负极材料，其特征在于，包括负极材料本体和包覆在所述负极材料本体表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述三元氟化物为LiaMn+bFc，M选自Al、Ti、Zr、Ga；a、b、c、n均为正整数，且a + nb = c；
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料本体选自氧化亚硅、二氧化硅或硅碳材料中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料本体和包覆层的质量比为(5~10):100；
5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为30~100 nm。
6.一种负极集流体，其特征在于，包括铜箔和涂覆在所述铜箔表面的复合涂层；
7.根据权利要求6所述的负极集流体，其特征在于，所述三元氟化物为LiaMn+bFc， M选自Al、Ti、Zr、Ga；a、b、c、n均为正整数，且a + nb = c；
8.根据权利要求6所述的负极集流体，其特征在于，所述复合涂层的厚度为1~3 μm。
9.
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、权利要求9所述的负极极片、隔膜和电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，包括负极材料本体和包覆在所述负极材料本体表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述三元氟化物为liamn+bfc，m选自al、ti、zr、ga；a、b、c、n均为正整数，且a + nb = c；
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料本体选自氧化亚硅、二氧化硅或硅碳材料中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料本体和包覆层的质量比为(5~10):100；
5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为30~100 nm。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李延凤，李立飞，周龙捷，王锦，狄伟民，梁永超，
申请(专利权)人：江苏蓝固新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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