[发明专利]负极材料及其制备方法和多层电极

说明书

本发明涉及一种负极材料及其制备方法和多层电极。一种负极材料，制备负极材料的原料包括SiO_x、石墨、多孔碳及沥青，其中，x为0.1～2。上述负极材料包括SiO_x、石墨、多孔碳及无定型碳，低膨胀的石墨层和多孔碳覆盖在SiO_x表面，石墨层能够缓冲SiO_x的体积膨胀，同时多孔碳具有一定的孔隙体积，而使SiO_x膨胀的降低，改善电极表面打皱现象，提升界面稳定，从而延长负极循环寿命；同时，SiO_x具有较高克容量，能够提高电极的能量密度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种负极材料及其制备方法和多层电极。

背景技术

随着人们对电动汽车续航里程的要求越来越高，乘用车电池系统能量密度需要不断提升，传统的石墨负极已经不能满足当前的动力电池能量密度需求。由于硅基负极具有较高的克容量，硅基负极成为重点研究材料。然而，传统的硅基负极材料的单层极片上存在电极表面打皱的问题，从而影响界面稳定，降低负极循环寿命。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高电极的循环寿命和能量密度的负极材料。

此外，还提供了一种负极材料的制备方法和多层电极。

一种负极材料，包括SiO_x、石墨、多孔碳和无定形碳，其中，x为0.1~2。

上述负极材料包括SiO_x、石墨、多孔碳及无定型碳，低膨胀的石墨层和多孔碳覆盖在SiO_x表面，石墨层能够缓冲SiO_x的体积膨胀，同时多孔碳具有一定的孔隙体积，而使SiO_x膨胀的降低，改善电极表面打皱现象，提升界面稳定，从而延长负极循环寿命；同时，SiO_x具有较高克容量，能够提高电极的能量密度。

在其中一个实施例中，所述石墨的质量为所述SiO_x的质量的10wt%~90wt%，所述多孔碳的质量为所述SiO_x质量的1wt%~20wt%，所述无定型碳的质量为所述SiO_x的质量的0.5wt%~10wt%。

在其中一个实施例中，所述负极材料还包括碳纳米管，及/或，所述负极材料还包括炭黑。

在其中一个实施例中，所述SiOx的中值粒径为1μm~10μm。

一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：

将SiO_x、石墨、多孔碳及沥青混合，然后在400℃~600℃下造粒，得到负极材料前驱体，其中，x为0.1~2；

将所述负极材料前驱体在800℃~1100℃下碳化，得到负极材料。

一种多层电极，包括依次层叠的集流体、第一材料层、第二材料层及第三材料层，所述第一材料层包括石墨、炭黑和粘结剂，所述第二材料层包括所述的负极材料或者所述的负极材料的制备方法制得的负极材料、多孔碳、炭黑和粘结剂，所述第三材料层的原料包括石墨、炭黑和粘结剂。

在其中一个实施例中，所述第一材料层、所述第二材料层以及所述第三材料层的粘结剂相同。

在其中一个实施例中，所述第二材料层中，所述负极材料的质量百分含量为78wt%~90wt%，所述多孔碳的质量百分含量为1wt%~10wt%，所述炭黑的质量百分含量为0.1wt%~2wt%，所述粘结剂的质量百分含量为1wt%~10wt%。

在其中一个实施例中，所述第一材料层中，所述石墨的质量百分含量为90wt%~99wt%，所述炭黑的质量百分含量为0.5wt%~2wt%，所述粘结剂的质量百分含量为1wt%~4wt%。