[发明专利]包覆型负极材料及其制备方法、负极片及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种包覆型负极材料及其制备方法、负极片及锂离子电池，采用己烷可溶组分和/或己烷不溶甲苯可溶组分作为包覆剂，相比于常规的石墨类混合大分子包覆剂，本发明的包覆剂中各个组分的分子量较小，分布相对均匀，反应活性高，流动性好，在低温时甚至呈现流动态，此种形态的包覆剂更易与负极材料混合均匀，在相同的碳化温度下，得到的包覆层可以更薄、结晶度也会更高，与负极材料混合后可以较为均匀的包覆在负极材料表面，有效解决了目前包覆负极材料的包覆层厚度和结构差异性大的问题，显著改善了锂离子电池的动力学性能。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种包覆型负极材料及其制备方法、负极片及锂离子电池。

背景技术

负极材料是锂离子电池的非常重要组成部分，其直接影响到锂离子电池的能量密度与电化学性能。优异的负极材料可以提高锂离子电池的可逆容量、循环性能、倍率性能；反之则会造成锂离子性能的衰减，甚至无法工作。

常规的负极材料一般为石墨、硅碳和合金等，其结构很大程度上由其前驱体结构决定。目前为了改善其电化学性能常会采用碳包覆的方法，包覆剂一般为石墨、树脂、纯芳烃和其他高分子聚合物，但此类物质本质上都是混合物，在碳化过程中产物的物理结构、化学性能都会有很大的不同，导致得到的包覆层厚度、结构不均一，使得其表面电化学环境差异较大，难以形成物理、化学性质均一的SEI膜，也无法充分利用其表面的电势，大大影响了电池中的锂离子插层能力以及造成极片的膨胀。

中国专利申请(CN106486653A)公开了一种液相包覆改性石墨负极材料及其制备方法，由石墨细粉800～1200份和液态包覆剂制备而成，将石墨细粉与液态包覆剂在高速混料机中保温加热高速混合，加入连续包覆机中进行包覆得到前驱体，在管式炉中惰性气体保护下进行高温热处理，保温，冷却至室温，即得液相包覆改性石墨负极材料。本发明该改性石墨负极材料采用液相包覆，其电化学性能优秀，首次充放电效率高达94％以上，倍率性能好，容量高达365mAh/g，可应用于电动汽车、航模、电动工具等高倍率动力电池上。但上述提供的液态包覆剂本质上仍是混合物，得到的包覆层厚度和结构差异性仍较大，无法有效改善极片粉化、剥落、膨胀以及锂离子电池的动力学性能问题。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种包覆型负极材料，以解决目前包覆负极材料的包覆层厚度和结构差异性大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种包覆型负极材料，包括负极材料和包覆所述负极材料的包覆剂；所述包覆剂包括碳质前驱体的己烷可溶组分和/或己烷不溶甲苯可溶组分；所述包覆剂中的组分的分子量为50～2000。

本发明提供的负极材料，采用己烷可溶组分和/或己烷不溶甲苯可溶组分作为包覆剂，相比于常规的石墨类混合大分子包覆剂，本发明的包覆剂中各个组分的分子量较小，分子量分布相对均匀，反应活性高，流动性好，在低温时甚至呈现流动态，此种形态的包覆剂更易与负极材料混合均匀，在相同的碳化温度下，得到的包覆层可以更薄、结晶度也会更高，与负极材料混合后可以较为均匀的包覆在负极材料表面，有效解决了目前包覆负极材料的包覆层厚度和结构差异性大的问题，显著改善了锂离子电池的动力学性能。

优选的，所述包覆剂中组分的分子量可为50～100、100～200、200～300、300～400、400～500、500～600、600～700、700～800、800～900、900～1000、1000～1100、1100～1200、1200～1300、1300～1400、1400～1500、1500～1600、1600～1700、1700～1800、或1800～2000。一般来说，组分的分子量越大，其更不易与负极材料混合均匀，但分子量过小，也会出现无法包覆负极材料的情形，从而导致无法改善负极材料的性能。