[发明专利]非水电解质二次电池用负极材料

说明书

本发明公开了一种非水电解质二次电池用负极材料，包括硅基材料以及分散在硅基材料中的碳纳米材料，所述碳纳米材料在硅基材料中呈梯度分布，所述碳纳米材料含量由所述硅基材料表面向内递减。本发明所提供的负极材料在用作二次电池负极时表现出极低的膨胀率及较高的电子电导率，从而使电池具有优异的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种非水电解质二次电池用负极材料。

背景技术

硅基材料是在研负极材料中理论比容量最高的研究体系，理论比容量高达为4200mAh/g，因其低嵌锂电位、低原子质量、高能量密度，被认为是碳负极材料的替代性产品。然而，硅负极由于其在嵌脱锂循环过程中具有严重的体积膨胀和收缩，造成材料结构的破坏和机械粉碎，从而导致电极表现出较差的循环性能。此外，硅的导电性能较差，在高倍率下不利于电池容量的有效释放，也是制约其进一步应用的因素之一。目前硅负极材料的研究方向主要有纳米硅碳复合材料、氧化亚硅材料、多孔硅氧材料等，在各个开发方向中，碳包覆都是必要的工艺步骤，在材料表面形成的连续碳膜可以提高硅基材料的导电性，抑制材料与电解液之间的副反应。但有文献证明，在长循环过程中仍然会因为体积膨胀过大而被覆膜开裂，从而使得电接触减少，导电能力变差。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种非水电解质二次电池用负极材料，以解决现有技术中硅基负极材料膨胀效应大、导电性差等问题，从而提高材料的循环、倍率性能。

在一个实施例中，本申请提供了一种非水电解质二次电池用负极材料，包括硅基材料以及分散在硅基材料中的碳纳米材料，所述碳纳米材料在硅基材料中呈梯度分布。

本发明的负极材料具有较高的导电性以及较低的膨胀率，由该负极材料制备的二次电池具有优异的倍率性能和循环性能。

本申请实施例的额外层面及优点将在后续说明中描述和显示，或是经由本申请实施例的实施而阐释。

附图说明

图1为实施例1所制得负极材料的SEM图；

图2为实施例1所制得负极材料的SEM图；

图3为实施例1和对比例1所制得负极材料的循环曲线图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描述在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

在本申请中，以范围格式呈现量、比率和其他数值，应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

在本申请中，D50为材料累计体积百分数达到50%时所对应的粒径。

在本申请中，由术语“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一种”意味着仅A；仅B；或A及B。项目A可包含单个元件或多个元件，项目B可包含单个元件或多个元件。

一、负极材料

本实施例提供了一种非水电解质二次电池用负极材料，包括硅基材料以及分散在硅基材料中的碳纳米材料，所述碳纳米材料在硅基材料中呈梯度分布。

所述梯度分布是根据扩散原则，可通过控制碳源的添加量和合成温度、合成气压等条件实现，所述碳纳米材料含量由硅基材料表面向内递减，即所述碳纳米材料在硅基材料内心的含量小于在硅基材料表面的含量。

如果是这种分布方式，硅基材料内部的碳纳米材料偏少，可以提高硅材料的导电性而不会降低材料容量；硅基材料表面的碳纳米材料偏多，相当于在硅基材料表面包覆碳层，可有效地缓冲硅材料在充放电过程中的体积效应。