[发明专利]导电复合材料及其制备的负极材料与二次电池

说明书

本发明公开了一种导电复合材料及其制备的负极材料与二次电池，其中，该导电复合材料包括：一核心部，其由选自第四主族元素(IVA)、金属、金属化合物或合金构成群组之一第一材料所组成；一内披覆层，其包覆于该核心部的表面并且由选自该第一材料的氧化物、氮化物或碳化物组成的群组所制备；以及一外披覆层，其包覆于该内披覆层的表面并且为碳材料以及至少一种含有卤素或第五主族元素(VA)的第二材料(掺杂材料)所制备。

技术领域

本发明提供一种具导电性的复合材料及其所制备的负极材料与二次电池，尤指一种具有良好导电性的复合材料及其用以制备的负极材料与二次电池。

背景技术

近来，电子装置、信息产品和通信工业中的可携、微型化、质轻和高性能的趋势迅速成长。据此，高性能电池特别是锂离子二次电池，被用来作为这些可携式电子装置的能源且其需求迅速提高。二次电池可通过充电和放电重复使用，而作为信息和通信、电动自行车或电动载具的可携式电子装置的能源。由于这些产品的使用时间取决于作为关键组件的二次电池，所以消费者对于高容量并且使用上安全的二次电池的需求提高。

现有技术所使用的二次电池的高容量化技术手段，常有以下限制待克服，例如虽然充放电容量上升，能量密度变高，但是循环性不充分，或是达到一累积充放电的循环数，容量就徐徐下降，在一定次数后就剧烈地下降的现象，抑或在多次充放电后，二次电池所使用的材料因其体积多次的膨胀收缩，导致结构产生破裂而大幅降低整体结构的稳定性。上述使用上的限制作为二次电池的商用价值并不充分，无法满足市场的要求需求。

此外，近年来对于二次电池的快速充放电需求逐渐提高，但当提升电池充放电速率时，其充放电容量会明显降低，且会使电池循环寿命明显受到影响，因此二次电池如何同时兼具快速充放电、高初始电容量及长循环寿命，成为目前市场上亟需解决的问题。

发明内容

本发明鉴于上述公知技术的不足，其目的在于提供一种具有优异导电性、高结构稳定性且安全性高的导电复合材料及所制备的负极材料与二次电池。又，在于提供一种同时具有优异的初始电容量、高电容保持率、长循环寿命、优异快速充放电表现的导电复合材料及所制备的负极材料与二次电池，并且其制备方法简便且可于温和条件下进行，可形成具高比表面积的高反应活性奈米等级的导电复合材料。

本发明提供了一种导电复合材料，其特征在于，其包括：

一核心部，其由选自第四主族元素(IVA)、金属、金属化合物或合金构成群组之一第一材料所组成；

一内披覆层，其包覆于所述核心部的表面并且由选自所述第一材料的氧化物、氮化物或碳化物组成的群组所制备；以及

一外披覆层，其包覆于所述内披覆层的表面并且为碳材料以及至少一种含有卤素或第五主族元素(VA)的第二材料所制备。

优选的，所述核心部的构型为粉体。

优选的，其中组成所述核心部的粉体选自不规则型或圆球型。

优选的，其中所述导电复合材料的粒径大小为PS，其满足下列条件：0.01μm≤PS≤10μm。

优选的，所述核心部的构型为片状或棒状。

优选的，所述核心部由硅组成。

优选的，所述核心部由硅所组成，所述内披覆层为硅的氧化物所组成，所述外披覆层为碳材料以及含有氮的第二材料所组成，所述导电复合材料以通式Si/SiOx/C:N表示，其中x满足下列条件：0.3≤x≤1.5。

优选的，所述核心部由硅所组成，所述内披覆层为硅的氧化物所组成，所述外披覆层为碳材料以及含有氟的第二材料所组成，所述导电复合材料以通式Si/SiOx/C:F表示，其中x满足下列条件：0.3≤x≤1.5。