[发明专利]一种负极材料及其制备方法、电池负极、电池

说明书

本发明公开了一种负极材料及其制备方法、电池负极、电池，包括内核、第一碳层和第二碳层；所述第一碳层包裹在所述内核表面，所述第二碳层包裹在所述第一碳层表面；其中，所述内核为补锂后氧化亚硅，其组成是纳米硅与硅酸锂的混合物；所述第二碳层中掺杂有氟化锂。本发明的负极材料，第一碳层包裹住内核，形成首次包覆层。然后用第二碳层包裹第一碳层，形成二次包覆层，第二碳层中掺杂有氟化锂以对第二碳层改性。通过对氧化亚硅进行补锂，首效得到明显提升，另外负极的表面包覆层含有氟化锂，氟化锂优异的稳定性以及锂离子传导性，可成为SEI膜的构成部分，使得电解液在负极界面上的副反应减少，首次效率再次得到提升。

技术领域

本发明涉及可循环电池技术领域，尤其涉及一种负极材料及其制备方法、电池负极、电池。

背景技术

随着电子技术的快速发展，市场对可循环电池的能量密度需求日益提升，石墨负极材料由此应用到了电池负极的制作中。石墨负极材料的开发已接近其理论值，难以满足需求，急需开发新型负极材料。在各新型负极材料中，硅基材料具有容量高、资源丰富、对锂电位低等优点，合适作为下一代负极材料。其中氧化亚硅材料在循环过程中体积膨胀相对较小、循环更加稳定，相对纳米硅更合适作为负极材料。

但氧化亚硅材料自身的首次效率低、循环稳定性低、高温稳定性低，大规模推广应用受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种负极材料及其制备方法、电池负极、电池，首次效率高、循环稳定性高、高温稳定性高。

本发明公开了一种负极材料，包括内核、第一碳层和第二碳层；所述第一碳层包裹在所述内核表面，所述第二碳层包裹在所述第一碳层表面；其中，所述内核为补锂后氧化亚硅；所述第二碳层中掺杂有氟化锂。

可选地，所述补锂后氧化亚硅粒度为1～15μm。

本发明还公开了一种负极材料的制备方法，用于制备权利要求1所述的负极材料，包括步骤：

取二氧化硅和碳源，混合得到混合物；

高温加热混合物，生成SiO蒸汽，然后冷却得到氧化亚硅；，取碳酸锂和碳源，混合得到碳酸锂改性碳源；

混合氧化亚硅和碳酸锂改性碳源并高温碳化，得到补锂后氧化亚硅；

取氟化锂和碳源，混合得到氟化锂改性碳源；

混合补锂后氧化亚硅和氟化锂改性碳源，以使氟化锂改性碳源包裹补锂后氧化亚硅，然后高温碳化，以形成第二碳层，得到负极材料。

可选地，所述二氧化硅的粒度为0.1～15μm。

可选地，所述取二氧化硅和碳源，混合得到混合物的步骤中，所述二氧化硅和所述碳源的硅:碳摩尔比为1:1～1:2。

可选地，所述氟化锂粒度为0.05～0.5μm。

可选地，所述高温加热混合物，然后冷却，得到氧化亚硅的步骤具体为：

在减压条件下高温加热混合物，生成SiO蒸汽，然后冷却得到氧化亚硅；

粉碎处理氧化亚硅，使氧化亚硅的D50粒度为1～15μm。

可选地，所述取碳酸锂和碳源，混合得到碳酸锂改性碳源的步骤具体为：

取碳酸锂和碳源，在50～100℃下进行搅拌混合得到碳酸锂改性碳源

所述取氟化锂和碳源，混合得到氟化锂改性碳源的步骤具体为：

取氟化锂和碳源，在50～100℃下进行搅拌混合混合得到氟化锂改性碳源。

本发明还公开了一种电池负极，包括集流体和如权利要求1所述的负极材料，所述所述负极材料涂覆在所述集流体上。