[发明专利]负极材料及其制备方法，电池和终端

说明书

本发明实施例提供一种负极材料，包括内核和包覆在所述内核表面的包覆层，所述内核为硅基材料或锡基材料，所述包覆层包括第一碳材料和分散在所述第一碳材料中的氧化物/碳微球，所述氧化物/碳微球为纳米氧化物颗粒与第二碳材料复合而成的二次颗粒，所述纳米氧化物颗粒包括金属氧化物颗粒和硅氧化物颗粒中的一种或多种，所述第一碳材料与所述第二碳材料连续分布构成导电碳网络。其中，包覆层能有效缓解内核的体积膨胀、降低内核表面活性，同时具有较高强度和较高的电子和离子传导率。本发明实施例还提供了该负极材料的制备方法，以及包含该负极材料的电池和终端。

技术领域

本发明实施例涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及负极材料及其制备方法，电池和终端。

背景技术

硅的理论比容量为4200mAh/g，是目前研究最多、可替代石墨的负极材料之一。然而硅在脱嵌锂反应过程中会发生剧烈的体积膨胀(0-300％)和收缩，从而导致电极结构破坏，并且硅表面会与电解液不断产生新的SEI膜(solid electrolyte interface,固体电解质界面膜)，从而导致电解液消耗殆尽，电池容量迅速衰减。而且目前电解液大多采用碳酸酯为溶剂，这些溶剂容易在电极表面发生分解产生气体，造成电池胀气。

为缓解硅的体积膨胀，降低硅表面活性，以提高循环性能，业界常用的方法是对硅负极表面进行碳包覆，然而碳包覆结构相对比较脆弱，长期反复充电后容易破坏引起容量迅速衰减。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种负极材料，该负极材料表面具有由金属氧化物和/或硅氧化物，与碳复合形成的包覆层，该包覆层能有效缓解负极材料体积膨胀、降低负极材料表面活性，且具有较高的强度，以在一定程度上解决现有硅基负极材料表面碳包覆结构强度不高导致电池循环性能差的问题。

具体地，本发明实施例第一方面提供一种负极材料，包括内核和包覆在所述内核表面的包覆层，所述内核为硅基材料或锡基材料，所述包覆层包括第一碳材料和分散在所述第一碳材料中的氧化物/碳微球，所述氧化物/碳微球为纳米氧化物颗粒与第二碳材料复合而成的二次颗粒，所述纳米氧化物颗粒包括金属氧化物颗粒和硅氧化物颗粒中的一种或多种，所述第一碳材料与所述第二碳材料连续分布构成导电碳网络。

本发明实施方式中，所述纳米氧化物颗粒的粒径小于或等于10nm。

本发明实施方式中，所述氧化物/碳微球的粒径为50nm-1μm。

本发明实施方式中，所述氧化物/碳微球内部，所述纳米氧化物颗粒与所述第二碳材料均匀分布。

本发明实施方式中，部分或全部所述第一碳材料与所述第二碳材料为同质碳。同质指材料是由同样的单元组成，各部分特征都是相同的。

本发明实施方式中，所述金属氧化物颗粒包括由Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Li中的一种或多种金属元素与氧元素形成的金属氧化物颗粒中的一种或多种。

本发明实施方式中，所述包覆层的质量占所述负极材料总质量的1％-20％。

本发明实施方式中，所述包覆层中，所述纳米氧化物颗粒的质量含量为20％-90％。

本发明实施方式中，所述包覆层的厚度为100nm-5μm。

本发明实施方式中，所述硅氧化物颗粒的硅氧原子比为1:1.2-2。

本发明实施方式中，所述负极材料的比表面积为1-20m²/g。

本发明实施方式中，所述硅基材料包括单质硅、硅氧化物、硅碳、硅合金中的一种或多种。

本发明实施方式中，所述锡基材料包括单质锡、锡氧化物中的一种或多种。

本发明实施方式中，所述内核的粒径为500nm-50μm。