[发明专利]负极活性材料及包含其的负极极片、电化学装置及用电装置

说明书

本申请提供了一种负极活性材料及包含其的负极极片、电化学装置及用电装置。该负极活性材料包括硬碳，所述硬碳包含具有微孔的硬碳颗粒，所述微孔的最大直径dμm≤5.0μm，基于硬碳颗粒的总数量，具有微孔的硬碳颗粒的数量占比Q≥50%。本申请能够提升电化学装置的能量密度。

技术领域

本申请属于电化学电池技术领域，具体涉及一种负极活性材料及包含其的负极极片、电化学装置及用电装置。

背景技术

以锂离子电池为代表的二次电池具有能量密度高、循环寿命长，以及无污染、无记忆效应等突出特点。作为清洁能源，二次电池的应用已由电子产品逐渐普及到电动汽车等大型装置领域，以适应环境和能源的可持续发展战略。由此，也对二次电池的能量密度提出了更高的要求。

目前，商业化的锂离子电池负极材料仍以石墨为主。石墨具有高电导率和高稳定性等优势。但是，石墨理论容量约为372mAh/g，近年来几乎已开发到其理论容量上限，以石墨为负极材料的锂离子电池的能量密度难以进一步提升。

此外，由于锂离子电池相关活性物质资源稀缺，电池成本始终居高不下，而且同时面临相关资源枯竭等严峻问题，亟需开发其他低成本金属离子二次电池体系。钠离子电池由于其成本低、资源丰富、与锂离子电池制造工艺相仿等优势，成为近年来的热门研究方向。但是，受限于目前钠离子电池负极材料较低的克容量与电压平台，钠离子电池能量密度与锂离子电池相比始终存在较大差距，无法真正实现商业化应用。

因此，开发一种负极活性材料，以提升二次电池的能量密度，对二次电池的发展意义重大。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提供一种提供了一种负极活性材料及包含其的负极极片、电化学装置及用电装置，该负极活性材料具有较高的低电压平台容量和高可逆容量，能够提升电化学装置能量密度。

本申请的第一方面提供一种负极活性材料，所述负极活性材料包括硬碳，所述硬碳包含具有微孔的硬碳颗粒，所述微孔的最大直径d μm≤ 5.0μm，

在所述负极活性材料中的任意足够大的区域内，基于所述硬碳颗粒的总数量，所述具有微孔的硬碳颗粒的数量占比Q≥50%。

在任意实施方式中，1.0μm≤dμm≤5.0μm。

在任意实施方式中，所述负极活性材料满足：

，且C₁≥256，

其中，C₁ mAh/g表示以金属锂为对电极，所述负极活性材料在0V(vs Li⁺/Li)至0.2V(vs Li⁺/Li)之间的脱锂容量；C₂ mAh/g表示以金属锂为对电极，所述负极活性材料在0V(vs Li⁺/Li)至1.2V(vs Li⁺/Li)之间的脱锂容量。

在任意实施方式中，所述负极活性材料满足：

，且C₃≥180，

其中，C₃ mAh/g表示以金属钠为对电极，所述负极活性材料在0V(vs Na⁺/Na)至0.2V(vs Na⁺/Na)之间的脱钠容量；C₄ mAh/g表示以金属钠为对电极，所述负极活性材料在0V(vs Na⁺/Na)至1.2V(vs Na⁺/Na)之间的脱钠容量。

在任意实施方式中，所述硬碳颗粒的粒径D_V50为3μm至15μm。

可选地，所述硬碳颗粒的粒径D_V99为10μm至45μm。