负极材料、负极极片、电化学装置及负极材料的制备方法与流程

本发明涉及二次电池，具体涉及一种负极材料、负极极片、电化学装置及负极材料的制备方法。

背景技术：

1、在当今时代，锂离子电池已成为动力电池的主力，在过去的几年里，电池的续航里程一直是重点关注的问题。然而，随着技术的发展，各种长续航的锂离子电池都已上市应用，快速充电已成为电动汽车行业新的焦点。

2、硅基负极物质有极高的理论比容量(4200mah/g)，能够极大提高负极极片的能量密度。然而硅基负极物质应用于负极极片上时，其固有低电导率限制了其倍率性能及快速充电的能力，故而如何改进高容量电池的快速充电能力已成为行业内的痛点和难点。

3、目前，提高硅基负极物质导电能力的主要途径是在硅基负极物质表面包覆一层高导电率的活性物质，经过包覆后硅基负极物质所制成锂离子电池的导电性能得到大幅提升，但是该方法只停留在表面包覆，改善了硅基负极物质表面的动力学性能，对于硅颗粒内部的固态扩散速度的提升微乎其微。

4、因此，需要设计一种负极材料、负极极片、电化学装置及负极材料的制备方法，从而解决上述问题。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供了一种负极材料、负极极片、电化学装置及负极材料的制备方法，以解决现有技术提升负极材料导电能力的方法仅能改善硅基活性材料颗粒表面的导电性能，而无法提高硅基活性材料颗粒内部导电性能和离子扩散速度低的技术问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种负极材料，所述负极材料包括第一活性物质和第二活性物质。

3、其中，所述第二活性物质至少部分位于第一活性物质的颗粒内；所述第一活性物质包括硅基活性材料，所述第二活性物质的导电率高于所述第一活性物质。

4、在本发明一示例中，所述第一活性物质的颗粒上具有多孔结构；和/或，所述负极材料的粒径d50为5μm至12μm，其中，d50表示所述负极材料在体积基准的粒度分布中，50％的颗粒粒径小于该值。

5、在本发明一示例中，所述第一活性物质为siox，其中，0≤x＜2。

6、在本发明一示例中，所述第二活性物质包括硬碳。

7、在本发明一示例中，所述硬碳占所述负极材料的质量比为3％至10％。

8、本发明另一方面提供一种负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：制备多孔的第一活性物质；制备第二活性物质前驱体；将所述第一活性物质和第二活性物质前驱体混合后置于保护气氛中加热反应，以获取负极材料。

9、在本发明一示例中，所述制备多孔的第一活性物质颗粒，包括：将所述第一活性物质放入碱性溶液中搅拌刻蚀，获得刻蚀样品；将所述刻蚀样品洗涤后烘干，获得多孔的第一活性物质颗粒。

10、在本发明一示例中，所述将所述第一活性物质和第二活性物质前驱体混合后置于保护气氛中加热反应，以获取负极材料，包括：将所述第一活性物质、第二活性物质前驱体和表面活性剂分散于去离子水和乙醇的混合溶液中，获得反应溶液；将所述反应溶液烘干，以获得混合料；将所述混合料置于保护气氛中升温至500℃并恒温加热2至8小时进行预碳化，而后继续升温至1200℃恒温加热2至8小时，以获得负极材料；

11、其中，所述第一活性物质包括siox，其中，0≤x＜2；所述第二活性物质包括硬碳。

12、本发明还提供一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括上述任一项示例所述的负极材料。

13、本发明还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、隔膜、电解液和负极极片，所述负极极片包括有上述任一项示例所述的负极材料。

14、本发明中负极材料、负极极片、电化学装置及负极材料的制备方法，在包含硅基活性材料的第一活性物质颗粒内嵌入第二活性物质，第二活性物质从第一活性物质颗粒的表面延伸至颗粒内部，以在充放电时利用自身较高的导电性优先吸收锂离子，并促进锂离子在负极材料内的扩散，从而有效提升负极材料的导电性能，避免充放电过程中锂离子在负极材料表面析出而造成的容量衰减。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

技术特征：

1.一种负极材料，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述第一活性物质的颗粒上具有多孔结构；

3.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述第一活性物质为siox，其中，0≤x＜2。

4.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述第二活性物质包括硬碳。

5.根据权利要求4所述负极材料，其特征在于，所述硬碳占所述负极材料的质量比为3％至10％。

6.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备多孔的第一活性物质颗粒，包括：

8.根据权利要求6所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述将所述第一活性物质和第二活性物质前驱体混合后置于保护气氛中加热反应，以获取负极材料，包括：

9.一种负极极片，其特征在于，所述正极极片包括负极集流体和负极活性物质层，所述负极活性物质层包括权利要求1至5任一项所述的负极材料。

10.一种电化学装置，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述负极极片包括权利要求1至5任一所述的负极材料。

技术总结
本发明提供一种负极材料、负极极片、电化学装置及负极材料的制备方法，属于二次电池技术领域，所述负极极片包括第一活性物质和第二活性物质。其中，所述第二活性物质至少部分位于第一活性物质的颗粒内；所述第一活性物质包括硅基活性材料，所述第二活性物质的导电率高于所述第一活性物质。本发明负极材料、负极极片、电化学装置及负极材料的制备方法，在包含硅基活性材料的第一活性物质颗粒内嵌入第二活性物质，以在充放电时利用第二活性物质较高的导电性优先吸收锂离子，并促进锂离子在负极材料内的扩散，从而有效提升负极材料的导电性能，避免充放电过程中锂离子在负极材料表面析出而造成的容量衰减。

技术研发人员：王丹,车佩佩,李毅,蓝希玮
受保护的技术使用者：远景动力技术（江苏）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23