[发明专利]负极材料、电池和车辆

说明书

本发明公开了负极材料、电池和车辆。其中，负极材料包括：第一负极活性物质、第二负极活性物质、第三负极活性物质、第一负极导电剂、第二负极导电剂、第三负极导电剂、第一负极粘结剂、第二负极粘结剂和第三负极粘结剂，所述第一负极活性物质为硅基负极材料，所述第一负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的10～30％。该负极材料通过采用高硅含量的活性物质，能量密度可达到320W·h/kg或更高，同时通过其他负极材料组分的优化，可以获得更佳的循环寿命等性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，本发明涉及负极材料、电池和车辆。

背景技术

随着新能源电动汽车的快速发展，对锂离子二次电池的能量密度要求日益提高。提高电池的能量密度，既有利于提高电动汽车的续驶里程，又显著降低目前遇到的高成本难题。锂离子电池高镍正极材料应用、负极材料从石墨向硅基材料转型是实现上述目标的重要措施。目前，产业界大多采取硅碳复合路线来提升硅基负极应用水平、循环性、倍率特性等基本性能满足应用要求，现已成功应用在电动工具、动力电池等市场。展望未来，高镍三元正极、500mA·h/g以上的硅基负极材料制备、应用还有诸多技术难点。

随着近年来电动汽车的迅速发展，动力电池的长续航里程要求也逐步提高，目前行业内成熟技术水平在240～270W·h/kg，并向300W·h/kg目标研发。现有技术多采用镍钴锰三元、硅基负极材料体系进行电池开发；但正极较高的残碱含量引发的加工风险以及硅负极嵌锂时大幅膨胀等问题长期难以得到良好地解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出负极材料和应用该负极材料的电池。该负极材料通过采用高硅含量的活性物质，能量密度可达到320W·h/kg或更高，同时通过其他负极材料组分的优化，可以获得更佳的循环寿命等性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种负极材料。根据本发明的实施例，该负极材料包括：第一负极活性物质、第二负极活性物质、第三负极活性物质、第一负极导电剂、第二负极导电剂、第三负极导电剂、第一负极粘结剂、第二负极粘结剂和第三负极粘结剂，所述第一负极活性物质为硅基负极材料，所述第一负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的10～30％。

根据本发明实施例的负极材料通过采用高硅含量的活性物质，其能量密度显著提高。考虑到髙硅体系可能带来的负面影响，本发明的负极材料通过采用多种不同导电剂进行复配，可以构建得到更优良的导电网络系统，更加有利于降低由于高硅体积膨胀导致的导电剂与活性物质接触不良的现象，使电池的电阻明显降低，表现出更佳的倍率性能。并且三维导电网络更加适应髙硅体系的体积膨胀，可以有效降低由体积膨胀引起的结构破坏，提升电池的综合性能。同时，多种不同粘结剂的复配，极大地提升了粘结剂的粘结效果，使其能够显著抑制髙硅体系的体积膨胀，进一步降低因体积膨胀造成的负极破碎，避免了SEI膜的重生和电解液的分解。综上所述，本发明的负极材料有效克服了髙硅体系所带来的负面影响，经检测，其能量密度可达到320W·h/kg或更高，循环600次容量保持率在80％以上。

另外，根据本发明上述实施例的负极材料还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述第一负极活性物质为经过预锂化的硅基负极材料。

在本发明的一些实施例中，所述第二负极活性物质和所述第三负极活性物质分别为两种不同的石墨类负极活性物质。

在本发明的一些实施例中，所述第二负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的2～30％。

在本发明的一些实施例中，所述第三负极活性物质的含量为所述负极材料总质量的40～60％。

在本发明的一些实施例中，所述第一负极导电剂为导电炭黑。

在本发明的一些实施例中，所述第一负极导电剂的含量为所述负极材料总质量的0.1～1.0％。