负极材料、极片及电化学装置的制作方法

xiaoxiao2026-07-27  23


本申请涉及电池,尤其涉及一种负极材料、极片及电化学装置。


背景技术:

1、目前,硅基负极材料可包括硅基活性物质及其表面的包覆层。但是,现有的包覆层对内部硅粒子的保护度较差,硅基负极材料在匀浆以及电池循环过程中,溶出的硅粒子会与浆料中的水以及电解液接触,存在产气的问题。


技术实现思路

1、本申请提出一种负极材料,以提高包覆层的保护强度,从而能减少负极材料与溶剂的副反应,降低产气。

2、另,还有必要提供一种极片和电化学装置。

3、本申请一实施方式提供一种负极材料,其包括内核和包覆层。所述内核包括碳基体和活性物质,所述包覆层至少部分位于所述内核的部分表面。所述包覆层的保护强度为γ,γ=0.0129t0-0.323,4≤γ≤9。其中,t0为所述负极材料在热重分析测试时质量增加的起始温度。

4、一种实施方式中,所述活性物质包括硅基材料、金属材料、掺杂原子中的一种或多种。

5、一种实施方式中,所述活性物质包括硅基材料,所述硅基材料包括非晶硅、晶体硅、硅氧化物、硅合金、晶体硅与非晶硅的复合物中的一种或多种,所述硅基材料的平均粒径为0.1 nm~50 nm。

6、一种实施方式中,所述负极材料满足以下条件中的至少一者:(1)基于所述负极材料的质量,所述负极材料的碳元素的质量占比为40%至60%;(2)基于所述负极材料的质量,所述负极材料的硅元素的质量占比为20%~55%。

7、一种实施方式中,所述活性物质满足以下条件中的至少一者:(1)所述活性物质包括金属材料,所述金属材料包括锡、锗、钛、锌、铝、铜中的一种或多种;(2)所述活性物质包括掺杂原子,所述掺杂原子包括氮、磷中的一种或多种。

8、一种实施方式中,所述内核满足以下条件中的至少一者:(1)基于所述碳基体的质量,所述碳基体的比孔容为0.5cm3/g~2.0cm3/g;(2)所述碳基体的孔包括微孔,所述微孔在所述碳基体的孔中的体积占比大于等于70%,所述微孔的孔径小于2 nm。

9、一种实施方式中,所述包覆层满足以下条件中的至少一者:(1)所述包覆层包括碳包覆层;(2)所述包覆层包括碳包覆层,还包括氧化物包覆层、金属盐包覆层、高分子包覆层中的一种或多种;(3)所述包覆层的厚度为5nm~500nm。

10、一种实施方式中,所述碳基体包括人造石墨、天然石墨、无定形碳、活性炭、中间相碳微珠、碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中的一种或多种。

11、本申请一实施方式提供一种极片,其包括集流体和设于所述集流体的表面的膜片,所述膜片包括如上所述的负极材料。

12、本申请一实施方式提供一种电化学装置,其包括如上所述的极片。

13、本申请的负极材料,保护强度γ值较大,4≤γ≤9,负极材料的内核在相对较高的温度下才会发生氧化,说明负极材料的包覆层的致密性和均匀性较高,因此负极材料在匀浆以及与电解液接触过程中,抑制产气的效果越好。若γ<4,负极材料的内核在相对较低的温度下就发生氧化,则说明负极材料中包覆层的保护强度较差,包覆层的致密性或者均匀性较差,负极材料抑制产气的效果较差。



技术特征:

1.一种负极材料,其特征在于,所述负极材料包括内核和包覆层,所述内核包括碳基体和活性物质,所述包覆层至少部分位于所述内核的部分表面;所述包覆层的保护强度为γ,γ=0.0129t0-0.323,其中,4≤γ≤9,t0为所述负极材料在热重分析测试时质量增加的起始温度。

2.如权利要求1所述的负极材料,所述活性物质包括硅基材料、金属材料、掺杂原子中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的负极材料,其特征在于,所述活性物质包括硅基材料,所述硅基材料包括非晶硅、晶体硅、硅氧化物、硅合金、晶体硅与非晶硅的复合物中的一种或多种,所述硅基材料的平均粒径为0.1 nm~50 nm。

4.如权利要求3所述的负极材料,其特征在于,所述负极材料满足以下条件中的至少一者:

5.如权利要求1所述的负极材料,其特征在于,所述活性物质满足以下条件中的至少一者:

6.如权利要求1所述的负极材料,其特征在于,所述内核满足以下条件中的至少一者:

7.如权利要求1所述的负极材料,其特征在于,所述包覆层满足以下条件中的至少一者:

8.如权利要求1所述的负极材料,其特征在于,所述碳基体包括人造石墨、天然石墨、无定形碳、活性炭、中间相碳微珠、碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中的一种或多种。

9.一种极片,其特征在于,所述极片包括集流体和设于所述集流体的表面的膜片,所述膜片包括如权利要求1至8任一项所述的负极材料。

10.一种电化学装置,其特征在于,所述电化学装置包括如权利要求9所述的极片。


技术总结
本申请提出一种负极材料、极片及电化学装置。负极材料包括内核和包覆层,所述内核包括碳基体和活性物质,所述包覆层至少部分位于所述内核的部分表面。所述包覆层的保护强度为γ,γ=0.0129T<subgt;0</subgt;-0.323,其中,4≤γ≤9,T<subgt;0</subgt;为负极材料在热重分析测试时质量增加的起始温度。本申请的负极材料,保护强度γ值较大,4≤γ≤9,负极材料的内核在相对较高的温度下才会发生氧化,说明负极材料的包覆层的致密性和均匀性较高,因此负极材料在匀浆以及与电解液接触过程中,抑制产气的效果较好。

技术研发人员:任建国,刘青,何鹏,肖称茂,贺雪琴
受保护的技术使用者:贝特瑞新材料集团股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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