[发明专利]负极材料、负极极片、电化学装置和电子装置

说明书

一种负极材料、负极极片(12)、电化学装置和电子装置。负极材料包括由硅基材料(1)、聚合物(2)和碳纳米管(3)形成的复合物，其中，聚合物(2)具有第一基团和第二基团，第一基团化学键合至碳纳米管(3)，第二基团化学键合至硅基材料(1)。在硅基材料(1)颗粒表面同时引入碳纳米管(3)和具有双基团的聚合物(2)，通过聚合物(2)的两种基团分别与硅基材料(1)和碳纳米管(3)化学键合，提升了硅基材料(1)与碳纳米管(3)的结合力，并且形成均匀的碳纳米管(3)包覆层，从而可以显著改善硅基材料(1)的导电性，进而改善电化学装置的循环性能和倍率性能。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种负极材料、负极极片、电化学装置和电子装置。

背景技术

硅基材料具有高达4200mAh/g的理论比容量，是具有应用前景的下一代电化学装置(例如，锂离子电池)的负极材料。然而，硅基材料在充放电过程中具有约300％的体积膨胀，并且在其表面形成不稳定的固体电解质界面膜(SEI，solid electrolyte interface)，这些影响了电化学装置的性能的发挥。

为了改善硅基材料的体积膨胀和导电性，可以采用碳纳米管来包覆硅基材料，然而，目前的碳纳米管包覆方案并不令人满意。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请采用具有两种基团的聚合物来改善硅基材料和碳纳米管之间的结合。

本申请提供一种负极材料，包括：由硅基材料、聚合物和碳纳米管形成的复合物，其中，所述聚合物具有第一基团和第二基团，所述第一基团化学键合至所述碳纳米管，所述第二基团化学键合至所述硅基材料。

在上述负极材料中，其中，所述硅基材料的表面存在所述碳纳米管。

在上述负极材料中，其中，所述第一基团包括环氧基、酚羟基、苯胺基、苯基、萘基、蒽基、菲基、苯醚基、吡咯、吡啶或呋喃中的至少一种。

在上述负极材料中，其中，所述第二基团包括羧基、羟基、酚羟基、醛基、酰胺基、酰卤基、酯基、羰基或卤代烃基中的至少一种。

在上述负极材料中，其中，所述复合物中的所述聚合物的质量百分比为0.5％～10％。

在上述负极材料中，其中，所述复合物中的所述碳纳米管的质量百分比为0.5％～10％。

在上述负极材料中，其中，所述复合物中的所述硅基材料、所述聚合物和所述碳纳米管的质量比为85～96.5：0.5～10：0.5～10。

在上述负极材料中，其中，所述硅基材料在X射线衍射图案中2θ归属于20.5°～21.5°范围内的最高强度数值为I₁，归属于28.0°～29.0°范围内的最高强度数值为I₂，0I₂/I₁≤3。

在上述负极材料中，其中，所述负极材料还掺杂有锂、镁、钛或铝中的至少一种元素。

本申请还提供了一种负极极片，包括：集流体；活性物质层，位于所述集流体上；其中，所述活性物质层包括上述任一负极材料。

本申请还提供了一种电化学装置，包括：正极极片；负极极片；隔离膜，设置于所述正极极片和所述负极极片之间；其中，所述负极极片为上述负极极片。

本申请还提供了一种电子装置，包括上述电化学装置。

本申请在硅基材料颗粒表面同时引入碳纳米管和具有双基团的聚合物，通过聚合物的两种基团分别与硅基材料和碳纳米管化学键合，提升硅基材料与碳纳米管的结合力，并且形成均匀的碳纳米管包覆层，从而可以显著改善硅基材料的导电性，进而改善电化学装置的循环性能和倍率性能。

附图说明

图1是本申请的负极材料的示意图。