[发明专利]复合材料及其制备方法和负极

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和负极。该复合材料包括碳类活性物质核和包覆在所述碳类活性物质核表面的合金化类活性物质层和外壳层，所述合金化类活性物质层位于所述碳类活性物质核和所述外壳层之间。该复合材料可以实现不同活性物质相的高度均匀分散，从而有效缓解应力集中，而且可以隔绝电解液，减少副反应，因此这样特有结构的复合材料用于锂离子电池的负极活性材料可以显著提高其循环稳定性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和负极。

背景技术

锂离子电池由于良好的电化学性能，已广泛应用于各种消费类电子器件、电动工具、电动汽车、储能等领域。然而，当前商用锂离子电池多采用石墨作为负极材料，石墨理论容量有限(372mAh g^-1)，难以满足高能量密度、长续航时间的性能要求。因此，开发具有高容量的新型负极材料成为锂离子电池的重要研究方向。合金化类负极材料，如硅、锗、铝、锡、锑、锌等具有高理论容量，作为高容量柔性负极材料具有良好的应用前景。然而，纯的合金化类负极在合金化反应时有大的体积膨胀(如硅负极～300％)，严重影响了电池的循环稳定性。通过在石墨负极材料中添加适量的合金化类负极材料制备出复合负极材料，一方面可以提高石墨负极的容量，同时可以一定程度减少合金化类负极的体积膨胀，具有良好发展前景。

但是，具有微米及纳米尺度的合金化类负极材料颗粒在与石墨等碳类颗粒进行混合过程中容易发生团聚，难以实现均匀分散，从而使合金化类负极材料颗粒产生局部堆积，而在合金化反应过程中，合金化类颗粒局部堆积的区域体积膨胀严重，造成应力集中，从而使活性材料剥落、甚至造成集流体开裂，严重影响电池循环性能。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种复合材料及其制备方法，旨在解决现有碳类活性物质和合金化类活性物质混合分散性差的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种复合材料，包括碳类活性物质核和包覆在所述碳类活性物质核表面的合金化类活性物质层和外壳层，所述合金化类活性物质层位于所述碳类活性物质核和所述外壳层之间。

本发明另一方面提供一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：

提供碳类活性物质核；

在所述碳类活性物质核表面制备所述合金化类活性物质层；

在所述合金化类活性物质层表面制备所述外壳层。

本发明提供的复合材料包括三层材料，即位于核心的碳类活性物质核、位于中间的合金化类活性物质层和位于外表面的外壳层，这样特有结构的复合材料可以用于负极活性材料；碳类活性物质核和合金化类活性物质层的材料均属于活性物质，而将合金化类活性物质层包覆在碳类活性物质核表面，不仅可以利用两者的活性性能，同时还可以实现不同活性物质相的高度均匀分散，从而有效缓解应力集中，而外壳层不仅起到对合金化类活性物质层和碳类活性物质核的机械保护作用，还可以使其可以隔绝电解液，减少副反应，因此这样特有结构的复合材料用于锂离子电池的负极活性材料可以显著提高其循环稳定性能。

本发明另一目的在于提供一种负极，旨在解决现有负极中的碳类活性物质和合金化类活性物质混合分散性差，从而影响循环性能的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种负极，包括集流体及覆于所述集流体上的负极活性层，所述负极活性层包括负极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极活性材料为本发明所述的复合材料或本发明所述的复合材料的制备方法得到的复合材料。