[发明专利]复合负极材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种复合负极材料、其制备方法及锂离子电池。所述复合负极材料包括纳米活性粒子、石墨类碳材料和粘结剂，所述纳米活性粒子表面分散有所述粘结剂，所述纳米活性粒子包括金属纳米颗粒和形成于所述金属纳米颗粒表面的纳米保护层，所述粘结剂包括磷酸盐基胶黏剂和导电银胶中的至少一种。解决了现有技术的硅负极材料的膨胀及循环性能较差，绝对值相对较高，无法在一些对膨胀体积要求严格的电池如软包电池中进行应用，也无法达到下一代电池材料超长循环、低膨胀的要求的问题。

技术领域

本发明属于电化学领域及锂离子电池负极材料应用领域，涉及一种复合材料、制备方法及包含该复合材料的锂离子电池。

背景技术

当前随着新能源汽车的发展，对高能量密度负极材料需求不断增强，其中硅负极被普遍认为是下一代的电池负极材料，具备高容量、来源丰富、相对安全等优势。但是硅负极在循环过程中存在剧烈的体积膨胀效应，导致材料粉化、破碎，电池的循环衰减很快。针对这一问题，目前有多重解决方案，包括对硅进行结构设计，采用纳米化、多孔化，复合包覆等方式，或者在电池的制备中采用新型的电解液及添加剂来改善。

一种锂电池硅负极复合材料包括纳米硅和石墨，纳米硅表面形成有硅酸锂纳米保护层。该锂电池硅负极复合材料中通过在纳米硅表面形成硅酸锂纳米保护层来提高纳米硅与电解液界面之间的稳定性以及抑制硅内核的膨胀。

然而，上述锂电池硅负极复合材料循环过程中硅酸锂纳米保护层结构容易被破坏，硅酸锂纳米保护层结构被破坏后纳米硅的膨胀使得锂电池硅负极复合材料粉化，导致循环性能不佳。

发明内容

基于此，有必要提供一种低膨胀、长循环的复合负极材料、其制备方法及锂离子电池。

第一方面，提供了一种复合负极材料，所述复合负极材料包括纳米活性粒子、石墨类碳材料和粘结剂，所述纳米活性粒子表面分散有所述粘结剂，所述纳米活性粒子包括金属纳米颗粒和形成于所述金属纳米颗粒表面的纳米保护层，所述粘结剂包括磷酸盐基胶黏剂和导电银胶中的至少一种。

优选地，所述纳米活性粒子和所述石墨类碳材料之间分布有所述粘结剂，及/或，所述石墨类碳材料表面分布有所述粘结剂。

优选地，所述磷酸盐基胶黏剂含有磷酸盐。

优选地，所述磷酸盐包括磷酸二氧铝、焦磷酸二氢铝和偏磷酸二氢铝中的至少一种。

优选地，所述磷酸盐基胶黏剂中还包括氧化铝。

优选地，所述磷酸盐基胶黏剂中，所述磷酸盐和所述氧化铝的质量比为(10-80):(0-10)。

优选地，所述纳米活性粒子的中值粒径为1nm～500nm。

优选地，所述纳米活性粒子的比表面积为1m²/g～500m²/g。

优选地，所述纳米活性粒子分布于所述石墨类碳材料之间，及/或，所述纳米活性粒子分布于所述石墨类碳材料表面。

优选地，所述纳米活性粒子包括金属纳米颗粒。

优选地，所述金属纳米颗粒包括锂、硅、锗、锡、镍、铁、钴、镁、铝和铜中的至少一种。

优选地，所述金属纳米颗粒的中值粒径为1nm～300nm。

优选地，所述纳米保护层原位形成在所述金属纳米颗粒的表面。

优选地，所述纳米保护层包括氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化钛、氧化锰、氧化铜、氧化钴、硅酸盐、磷酸盐、钛酸盐和氧化锂中的至少一种。

优选地，所述纳米保护层的厚度为1nm～30nm。

优选地，所述石墨类碳材料包括人造石墨、天然石墨和中间相炭微球中的至少一种。