[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极和锂离子电池

说明书

本公开涉及一种锂离子电池负极材料，其特征在于，该负极材料的颗粒具有核壳结构，所述核壳结构包括基体和包覆在所述基体外表面的外壳层，所述基体含有负极活性氧化物，所述外壳层含有金属氟氧化物；所述负极活性氧化物的分子通式为Li_cM_aO_b，M选自过渡金属元素、Bi、Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Tm和Yb中的一种，a为大于0的整数，b为大于0的整数，c为0以上的整数，(2b‑c)/a的值等于M的化合价；所述金属氟氧化物的分子通式为MO_xF_y，该M选自过渡金属元素、Bi、Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Tm和Yb中的一种，2x+y的数值等于M的化合价；其中，所述Li_cM_aO_b与所述MO_xF_y中的M相同。采用本公开的负极材料制备的锂离子电池具有较优的倍率性能。

技术领域

本公开涉及应用化学领域，具体地，涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池负极材料对锂离子电池的性能具有重要影响，对锂离子电池负极材料进行包覆改性是改善其电化学性能的有效手段。

现有技术方案中多采用碳包覆的方法对负极材料进行改性，也存在使用含氟材料对负极材料进行包覆技术方案，当采用含氟材料对负极材料进行包覆时，含氟材料通常为金属氟化物。专利CN102800862A中公开了一种氟化物包覆钛酸锂的锂电池负极材料，虽然该负极材料具有抑制电池产气的作用，但该负极材料制备的锂离子电池负极倍率性能较差，该种负极材料并不能提升锂离子电池的倍率性能；专利CN101764209A中公开了一种具有氟化锂包覆层的钛酸锂负极材料，该负极材料同样具有避免电池使用过程中与电解液作用而产气的问题，但该负极材料制备的锂离子电池倍率性能也较差。

发明内容

本公开的目的是为了解决现有锂离子电池倍率性能差的问题，提供一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极和锂离子电池。

本公开的发明人通过研究发现，采用同源金属氟氧化物对负极活性氧化物进行包覆改性时，即金属氟氧化物的金属元素与负极活性氧化物中的金属元素相同时，因同源金属氟氧化物的离子电导率较高且其与负极活性氧化物间的界面兼容性优秀，从而能够显著提升负极活性材料的倍率性能。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种锂离子电池负极材料，该负极材料的颗粒具有核壳结构，所述核壳结构包括基体和包覆在所述基体外表面的外壳层，所述基体含有负极活性氧化物，所述外壳层含有金属氟氧化物；

所述负极活性氧化物的分子通式为Li_cM_aO_b，M选自过渡金属元素、Bi、Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Tm和Yb中的一种，a为大于0的整数，b为大于0的整数，c为0以上的整数，(2b-c)/a的值等于M的化合价；所述金属氟氧化物的分子通式为MO_xF_y，该M选自过渡金属元素和Bi中的一种，2x+y的数值等于M的化合价；其中，所述Li_cM_aO_b与所述MO_xF_y中的M相同。

可选地，所述负极材料的外壳层的平均厚度为10nm-1μm。

可选地，所述负极材料的外壳层的平均厚度为30nm-200nm。

可选地，以所述负极材料的总质量为基准，所述基体的含量为90-99.5重量％，所述外壳层的含量为0.5-10重量％。