[发明专利]锂电池用负极材料及锂电池

说明书

本发明实施例涉及一种锂电池用负极材料及锂电池，所述负极材料为具有核壳结构的硅碳复合材料；其中，所述负极材料的内核为碳颗粒，第一包覆层为氧化硅烯或硅烯与缓冲材料的复合材料构成的包覆层，第二包覆层为点状包覆的碳颗粒层或连续包覆的碳包覆层；所述内核的碳颗粒占所述负极材料的质量比为(0,95％]；所述第一包覆层占所述负极材料的质量比为[10％,95％]；所述第二包覆层占所述负极材料的质量比为[0，10％]；所述负极材料的拉曼光谱中，在475±10cm^‑1具有非晶鼓包，和/或在510±10cm^‑1具有晶态峰；且在1360±20cm^‑1和1580±20cm^‑1具有碳的特征峰。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂电池用负极材料及锂电池。

背景技术

碳基负极材料具有热稳定性好，平衡电位较高以及首周库伦效率高等优点，但受限于碳基负极材料的理论容量只有372mAh/g，碳基负极材料在锂离子电池中的运用受到一定限制。

硅作为锂离子电池负极材料其理论可逆容量高达4200mAh/g，但是硅材料由于脱嵌锂过程中巨大的体积效应，从而导致电极材料结构崩塌，固态电解质界面(SEI)膜不稳定等问题，使得电池循环性大打折扣。为了改善硅基负极材料，如文献(H.Li,X.J.Huang,L.Q.Chen,Z.G.Wu,Y Liang,Electr Chem.and Solid-State Lett.，2,547-549(1999))，Li等人采用纳米级硅颗粒制备负极材料，可以减小体积效应，使硅基负极材料循环性能提高，并且保持了较高的可逆容量(1700mAh/g)。但纳米颗粒存在团聚作用，使得首周库伦效率较差(65％)，作为硅基负极材料材料仍不理想。

与石墨烯类似的硅烯，是具有蜂窝晶格和夹层受范德华力相互作用的二维层状硅纳米片，理论容量954mAh/g,具有用于吸附和迁移Li离子的充足空间，在循环过程中，可防止类似晶体硅发生的结构断裂问题，体积效应很小。但由于硅烯的高比表面积，会生成较多的SEI膜，导致首周库伦效率低。

因此，目前硅基负极材料仍具有大力发展改性的空间

发明内容

本发明的目的是提供一种锂电池用负极材料及锂电池，负极材料具有多层核壳结构，通过外壳包覆层缓解了充放电过程中体积变化带来的问题，并改善了高比表面积造成的首周库伦效率低的问题，使得该硅碳复合材料具有长循环，高稳定性的优点，而氧化硅烯材料则同时保障了较高的容量和首周库伦效率。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种锂电池用负极材料，所述负极材料为具有核壳结构的硅碳复合材料；

其中，所述负极材料的内核为碳颗粒，第一包覆层为氧化硅烯或硅烯与缓冲材料的复合材料构成的包覆层，第二包覆层为点状包覆的碳颗粒层或连续包覆的碳包覆层；

所述内核的碳颗粒占所述负极材料的质量比为(0,95％]；

所述第一包覆层占所述负极材料的质量比为[10％,95％]；

所述第二包覆层占所述负极材料的质量比为[0，10％]；

所述负极材料的拉曼光谱中，在475±10cm^-1具有非晶鼓包，和/或在510±10cm^-1具有晶态峰；且在1360±20cm^-1和1580±20cm^-1具有碳的特征峰；

所述负极材料在锂电池循环后仍然保持核壳结构，其中，循环后，内核为脱嵌锂的碳颗粒，第一包覆层为脱嵌锂的氧化硅烯或硅烯与缓冲材料的复合材料，其中脱嵌锂的氧化硅烯或硅烯由金属硅、锂硅合金、掺杂的金属硅、掺杂的锂硅合金、硅酸锂、氧化锂、复合硅酸化合物、复合氧化物中的一种或者几种复合而成；第二包覆层为碳包覆层以及与锂电池循环副反应产生的固态电解质界面SEI膜的复合材料。