[發明專利]鋰離子二次電池負極活性材料及其制備方法、鋰離子二次電池負極極片和鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201310323018.0
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN104347857B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 夏圣安;楊俊;王平華
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/13;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,熊永強

1.一種鋰離子二次電池負極活性材料，其特征在于，包括硅基活性物質和氮摻雜的碳材料，所述硅基活性物質包裹在所述氮摻雜的碳材料內部，所述硅基活性物質為納米顆粒和納米線中的一種或幾種，所述硅基活性物質納米顆粒的粒徑為1nm～1μm，所述納米線的直徑為1～200nm且長度為1～10μm，所述氮摻雜的碳材料呈三維網狀，所述氮摻雜的碳材料包括多根相互交聯的分支，所述氮摻雜的三維網狀碳材料表面或內部具有微孔結構，或者所述氮摻雜的三維網狀碳材料表面和內部具有微孔結構；所述微孔孔徑分布在0.5～500nm，所述氮摻雜的碳材料的材質為氮摻雜碳網，所述氮摻雜碳網中氮原子與碳原子以吡啶型氮、石墨型氮和吡咯型氮中的至少一種形式結合。

2.如權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極活性材料，其特征在于，所述硅基活性物質占所述鋰離子二次電池負極活性材料的質量比為0.1％～80％。

3.如權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極活性材料，其特征在于，所述硅基活性物質納米顆粒的粒徑與所述微孔孔徑的比例為1～10:1。

4.如權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極活性材料，其特征在于，所述分支的直徑為1nm～10μm。

5.如權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極活性材料，其特征在于，所述氮摻雜碳網中含有吡咯型氮。

6.如權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極活性材料，其特征在于，所述硅基活性物質的材質選自單質硅、硅氧化物和硅合金中的一種或幾種。

7.一種鋰離子二次電池負極活性材料的制備方法，其特征在于，按以下方法中的一種進行制備：

方法一：用分散劑將粒徑為1nm～1μm的硅基活性物質分散在溶液中制得混合溶液，向所述混合溶液中加入氧化劑，隨后加入有機分子單體，所述有機分子單體選自吡啶單體、吡咯單體、苯胺單體及其衍生物中的一種或幾種，所述硅基活性物質與所述有機分子單體反應生成黑色沉淀，過濾，取濾渣，隨后通過高溫分解法在所述硅基活性物質表面包裹氮摻雜的碳材料，制得鋰離子二次電池負極活性材料；

方法二：將粒徑為1nm～1μm的硅基活性物質置于管式爐內，用保護性氣體帶入氣化的有機分子單體，所述有機分子單體選自吡啶單體、吡咯單體、苯胺單體及其衍生物中的一種或幾種，通過化學氣相沉積法在所述硅基活性物質表面包裹氮摻雜的碳材料，制得鋰離子二次電池負極活性材料；

方法三：將離子液體3-甲基-丁基吡啶二氰胺鹽或1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺及其衍生物中的一種或幾種有機分子與粒徑為1nm～1μm的硅基活性物質混合制得混合溶液，隨后通過離子液體高溫分解法在所述硅基活性物質表面包裹氮摻雜的碳材料，制得鋰離子二次電池負極活性材料；

所述鋰離子二次電池負極活性材料包括硅基活性物質和氮摻雜的碳材料，所述硅基活性物質包裹在所述氮摻雜的碳材料內部，所述硅基活性物質為納米顆粒和納米線中的一種或幾種，所述硅基活性物質納米顆粒的粒徑為1nm～1μm，所述納米線的直徑為1～200nm且長度為1～10μm，所述氮摻雜的碳材料呈三維網狀，所述氮摻雜的碳材料包括多根相互交聯的分支，所述氮摻雜的三維網狀碳材料表面或內部具有微孔結構，或者所述氮摻雜的三維網狀碳材料表面和內部具有微孔結構；所述微孔孔徑分布在0.5～500nm，所述氮摻雜的碳材料的材質為氮摻雜碳網，所述氮摻雜碳網中氮原子與碳原子以吡啶型氮、石墨型氮和吡咯型氮中的至少一種形式結合。