[发明专利]硅氧锂颗粒团聚体及其制备方法、负极材料、极片和电池

说明书

本申请提供一种用于电极材料的硅氧锂颗粒团聚体，其特征在于，所述硅氧锂颗粒团聚体包括：硅氧锂颗粒，包括：内核颗粒，包括硅元素、氧元素和锂元素，所述内核颗粒中各元素含量摩尔比如下：锂元素/硅元素为X，氧元素/硅元素为Y，0.1≤X＜2，0.5≤Y≤1.5；和碳化硅壳层，包覆所述内核颗粒；以及碳层，粘结多个所述硅氧锂颗粒，并包覆多个所述硅氧锂颗粒。该硅氧锂颗粒团聚体具有良好的耐水性、低膨胀率、高循环保持率等优势。

技术领域

本申请涉及电池领域，具体地，涉及硅氧锂颗粒团聚体及其制备方法、负极材料、极片和电池。

背景技术

由于近年来各种便携式电子设备、电动汽车以及储能系统的快速发展和广泛应用，对于能量密度高、循环寿命长的锂离子电池的需求日益迫切。目前商业化的锂离子电池的负极材料主要为石墨，但由于理论容量低，限制锂离子电池能量密度的进一步提高。由于硅负极材料具有其它负极材料无法匹敌的高容量优势，近些年来成为研发热点，并逐渐从实验室研发走向商业应用。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不代表本领域的现有技术。

发明内容

本申请提供一种用于电极材料的硅氧锂颗粒团聚体，该硅氧锂颗粒团聚体具有良好的耐水性、低膨胀率、高循环保持率等优势。

根据本申请一个方面，所述硅氧锂颗粒团聚体包括：

硅氧锂颗粒，包括：

内核颗粒，包括硅元素、氧元素和锂元素，所述内核颗粒中各元素含量摩尔比如下：锂元素/硅元素为X，氧元素/硅元素为Y，0.1≤X＜2，0.5≤Y≤1.5，优选为0.3≤X≤1.5，0.8≤Y≤1.2，更可选地，0.4≤X≤1，0.9≤Y≤1.1；

和碳化硅壳层，包覆所述内核颗粒；以及

碳层，粘结多个所述硅氧锂颗粒，并包覆多个所述硅氧锂颗粒。

根据本申请一些实施例，所述内核颗粒包括：硅酸锂系化合物基质；和单质硅纳米颗粒，均匀分散于所述硅酸锂系化合物基质中。

根据本申请一些实施例，所述单质硅纳米颗粒中值粒径为0.1～25纳米，优选为0.3～15纳米。

根据本申请一些实施例，所述内核颗粒中值粒径为0.05～20微米，优选为0.3～15微米，更为优选为3～10微米。

根据本申请一些实施例，所述内核颗粒粒径跨度值(SPAN＝(D90-D10)/D50)≤2.0，优选为≤1.7，更为优选为≤1.3。

根据本申请一些实施例，所述碳化硅壳层厚度为1～200纳米，优选为8～100纳米。

根据本申请一些实施例，所述碳层厚度为1～2000纳米，优选为3～500纳米，更优选为5～200纳米。

根据本申请一些实施例，所述碳层占所述硅氧锂颗粒团聚体质量的0.1～15％，优选为0.5～10％，更优选为1～5％。

具体地，所述碳层材料由葡萄糖、蔗糖、壳聚糖、淀粉、柠檬酸、明胶、海藻酸、羧甲基纤维素、煤沥青、石油沥青、酚醛树脂、焦油、萘油、蒽油、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种前驱体材料的组合经热处理得到。

根据本申请一些实施例，所述硅氧锂颗粒团聚体还包括：导电添加剂，均匀分散于所述硅氧锂颗粒团聚体内部和外表面。

根据本申请一些实施例，所述导电添加剂包括：Super P、科琴黑、气相生长碳纤维、乙炔黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。

根据本申请一些实施例，所述导电添加剂占所述硅氧锂颗粒质量比为0.01～10wt％，优选为0.03～5wt％。