【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，尤其涉及负极材料及其制备方法、电池。
技术介绍
1、近年来，随着市场的发展，锂离子电池不仅广泛用在智能手机、便携式电脑等移动设备上，同时也应用在电动汽车、电动工具等领域，发展能量密度更高的锂离子电池是当前一大趋势。正负极材料是电池的核心，决定了电池的工作效率；目前，商业化的负极材料是石墨，其容量已经接近理论上限，进一步提升的幅度有限，迫切需要发展新一代高能量密度的负极材料。
2、硅基负极材料被普遍认为是下一代的电池负极材料，其具备高容量、来源丰富、相对安全等优势。但是，硅基负极材料在循环过程中存在剧烈的体积膨胀效应，会造成负极材料粉化、破碎，从而导致负极材料的循环衰减很快。在现有技术中，为减小硅基负极材料在循环过程中的体积膨胀效应，通常会对硅基负极材料进行碳包覆处理，由此制得的硅基负极材料的体积膨胀效应得到一定缓解，但仍存在循环不够稳定，倍率性能差等缺点，仍需要进一步改进优化。
技术实现思路
1、本申请提供一种负极材料及其制备方法、电池，在兼顾硅基负极材料容量的同时，有利于提升硅基负极材料的循环性能。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种负极材料，所述负极材料包括活性物质，所述活性物质包括硅粒子和具有孔的碳基体，至少部分所述硅粒子位于所述碳基体的孔中；
3、所述负极材料的真密度为ρg/cm3，总孔体积为v cm3/g，所述负极材料满足如下公式：
4、m=ρv/（ρ+v），0.020≤m≤0.085。
5
6、（1）0.001≤v≤0.1；
7、（2）1.7≤ρ≤2.3；
8、（3）所述负极材料中所述硅粒子的质量占比为5%~90%。
9、在一些实施方式中，所述负极材料还具备以下特征中的至少一种：
10、（1）至少部分所述硅粒子与其所分布的所述碳基体的孔的孔壁间具有间隙；
11、（2）所述碳基体包括硬碳、软碳、石墨、中间相碳微球、活性炭、多孔碳、介孔碳和碳凝胶中的至少一种；
12、（3）所述碳基体中的孔的平均孔径为1nm~10nm；
13、（4）所述硅粒子包括晶体硅、非晶硅、晶体硅与非晶硅的复合物中的至少一种；
14、（5）所述硅粒子的平均粒径为0.1nm~10nm；
15、（6）所述硅粒子中硅元素的质量含量≥99%。
16、在一些实施方式中，所述负极材料还具备以下特征中的至少一种：
17、（1）所述负极材料包括包覆层，所述包覆层至少部分位于所述活性物质表面；
18、（2）所述负极材料包括包覆层，所述包覆层包括碳材料、导电聚合物、金属氧化物和金属硫化物中的至少一种；
19、（3）所述负极材料包括包覆层，所述包覆层的厚度为1nm~500nm；
20、（4）所述负极材料的比表面积≤5.0m2/g；
21、（5）所述负极材料的粉体电导率≥0.1 s/cm。
22、第二方面，本申请还提出一种负极材料的制备方法，包括步骤：
23、制备含硅粒子和碳基体的活性物质，所述碳基体具有孔，且至少部分所述硅粒子位于所述碳基体的孔中；
24、采用hf对所述活性物质进行蚀刻处理，得到负极材料，所述负极材料的真密度为ρg/cm3，总孔体积为v cm3/g，所述负极材料满足如下公式：
25、m=ρv/（ρ+v），0.020≤m≤0.085。
26、在一些实施方式中，所述活性物质的制备步骤包括将碳基体置于含硅源气体的第一气氛环境中进行第一热处理，得到活性物质，其满足如下特征中的至少一种：
27、（1）所述硅源气体包括硅烷和卤代硅烷中的至少一种；
28、（2）所述硅源气体的通入流量为0.1 l/min ~500l/min；
29、（3）第一气氛环境中所述硅源气体的体积浓度为1%~100%；
30、（4）所述第一热处理的时间为100 min ~1000min；
31、（5）所述第一热处理的升温速率为1℃/min~20℃/min；
32、（6）所述第一热处理包括烧结、化学气相沉积和化学气相渗透中的任意一种；
33、（7）所述第一气氛环境中还含有保护气体，所述保护气体包括氮气、氢气、氩气和氦气中的至少一种；
34、（8）所述碳基体的总孔体积为0.1 cm3/g ~1.8cm3/g；
35、（9）所述碳基体的平均孔径为1 nm ~10nm。
36、在一些实施方式中，所述蚀刻处理的具体步骤包括在含hf的第二气氛环境中，对所述活性物质进行第二热处理，得到负极材料，其满足如下特征中的至少一种：
37、（1）所述第二气氛环境中所述hf的体积浓度为0.01%~50%；
38、（2）所述第二热处理的时间为1 min ~800min；
39、（3）所述第二热处理的温度为200℃~800℃。
40、在一些实施方式中，在进行所述蚀刻处理之前，所述方法还包括对所述活性物质进行包覆处理，所述包覆处理满足如下特征中的至少一种：
41、（1）所述包覆处理的包覆材料包括碳材料、导电聚合物、金属氧化物和金属硫化物中的至少一种；
42、（2）所述包覆处理为碳包覆处理，所述碳包覆处理包括固相碳包覆、液相碳包覆及气相碳包覆中的至少一种；
43、（3）所述包覆处理包括固相碳包覆处理，其中，所述固相碳包覆处理所采用的固相碳源包括蔗糖、果糖、葡萄糖、沥青、酚醛树脂、聚酰亚胺、柠檬酸、环氧树脂、氨基树脂、聚苯乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和乙酸丁酸纤维中的至少一种；
44、（4）所述包覆处理包括气相碳包覆处理，其中，所述气相碳包覆处理所采用的气相碳源包括乙炔、甲烷、丙烯、苯、乙醇、甲醇、乙烯、丙烷和丁烷中的至少一种；
45、（5）所述包覆处理的温度为200℃~800℃；
46、（6）所述包覆处理的时间为1 min ~800min。
47、在一些实施方式中，所述碳基体的制备步骤包括将包含活化剂及碳基原料的混合物进行活化处理，得到碳基体，所述方法还包括如下特征中的至少一种：
48、（1）所述碳基原料包括椰壳、果壳碳、秸秆碳、树脂碳、沥青碳和糖类中的至少一种；
49、（2）所述活化剂包括水蒸气、碱性物质和模板剂中的至少一种；
50、（3）所述活化剂包括水蒸气、碱性物质和模板剂中的至少一种，所述碱性物质包括氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种；
51、（4）所述活化剂包括水蒸气、碱性物质和模板剂中的至少一种，所述模板剂包括氢氧化钙、氧化钙、氧化镁、氢氧化镁、三聚氰胺和氧化铝中的至少一种；
52、（5）所述活化处理为水蒸气活化处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，包括活性物质，所述活性物质包括硅粒子和具有孔的碳基体，至少部分所述硅粒子位于所述碳基体的孔中；
2.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，具备以下特征中的至少一种：
3.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，具备以下特征中的至少一种：
4.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，具备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，包括步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述活性物质的制备步骤包括将碳基体置于含硅源气体的第一气氛环境中进行第一热处理，得到活性物质，其满足如下特征中的至少一种：
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述蚀刻处理的具体步骤包括在含HF的第二气氛环境中，对所述活性物质进行第二热处理，得到负极材料，其满足如下特征中的至少一种：
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在进行所述蚀刻处理之前，所述方法还包括对所述活性物质进行包覆处理，所述包覆处理满足如下特征中的至少一种：
9.如权利要求5
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的负极材料，或者，包括如权利要求5-9任一所述的制备方法制得的负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，包括活性物质，所述活性物质包括硅粒子和具有孔的碳基体，至少部分所述硅粒子位于所述碳基体的孔中；
2.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，具备以下特征中的至少一种：
3.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，具备以下特征中的至少一种：
4.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，具备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，包括步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述活性物质的制备步骤包括将碳基体置于含硅源气体的第一气氛环境中进行第一热处理，得到活性物质，其满足如下特征中的至少一种：
7.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖称茂，何鹏，任建国，
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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