[發明專利]負極活性材料、負極片及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201410809881.1
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN105789598B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 池田泰大
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M4/134;H01M10/0525
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

本發明提供了一種負極活性材料、負極片及鋰離子電池。所述負極活性材料包括：合金材料顆粒(1)；導電層(2)，由導電聚合物材料構成且包覆合金材料顆粒(1)的全部或部分表面；以及殼層(3)，由殼層聚合物材料構成且包覆導電層(2)的遠離合金材料顆粒(1)的部分表面；導電層(2)的導電聚合物材料與殼層(3)的殼層聚合物材料之間存在分子間相互作用力。所述負極片包括前述負極活性材料。所述鋰離子電池包括前述負極片。本發明的鋰離子電池具有優異的循環性能。

技術領域

本發明涉及電池領域，尤其涉及一種負極活性材料、負極片及鋰離子電池。

背景技術

近年來，隨著對鋰離子電池的能量密度的需求越來越高，傳統的以石墨為負極活性材料、以鋰過氧化物為正極活性材料的鋰離子電池已不能滿足實際應用。使用合金材料代替石墨作為鋰離子電池的負極活性材料是提高鋰離子電池的能量密度的有效途徑。但是合金材料在充放電過程中有較大的體積變化，例如硅在充放電過程中，最大體積變化可達400％。體積變化會引起合金材料的結構破壞，同時隨著循環的進行，SEI膜不斷被破壞然后重新形成，進而引起鋰離子電池的電子導電率的降低以及容量保持率的衰減。有研究人員在合金材料的顆粒的外部包覆一層導電聚合物材料，以容納合金材料在充放電過程中的體積變化，進而提高鋰離子電池的循環性能。但是在充電過程中，如圖1和圖2所示，合金材料的顆粒膨脹會產生裂縫，而導電聚合物材料僅包覆在合金材料的顆粒的外表面，導致新的SEI膜會在裂縫中生成，進而消耗可逆的鋰離子，降低鋰離子電池的容量保持率。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種負極活性材料、負極片及鋰離子電池，所述鋰離子電池具有優異的循環性能。

為了實現上述目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種負極活性材料，其包括：合金材料顆粒；導電層，由導電聚合物材料構成且包覆合金材料顆粒的全部或部分表面；以及殼層，由殼層聚合物材料構成且包覆導電層的遠離合金材料顆粒的部分表面；導電層的導電聚合物材料與殼層的殼層聚合物材料之間存在分子間相互作用力。

在本發明的第二方面，本發明提供了一種負極片，其包括：負極集流體；以及負極膜片，涂覆在負極集流體上且包含負極活性材料。其中，所述負極活性材料為根據本發明第一方面所述的負極活性材料。

在本發明的第三方面，本發明提供了一種鋰離子電池，其包括：正極片；負極片；隔離膜，間隔于正極片和負極片之間；以及電解液。其中，所述負極片為根據本發明第二方面所述的負極片。

相比于現有技術，本發明的有益效果如下：

在本發明的負極活性材料中，合金材料顆粒的全部或部分外表面上包覆一層由導電聚合物材料構成的導電層，同時在導電層的遠離合金材料顆粒的部分表面上包覆一層由可與導電聚合物材料形成分子間相互作用力的殼層聚合物材料構成的殼層，在充電過程中，合金材料顆粒的體積會膨脹且產生裂縫，殼層聚合物材料可將導電聚合物材料“束縛”在合金材料顆粒的裂縫中，阻止電解液在合金材料顆粒的裂縫中產生新的SEI膜，提高鋰離子電池的循環性能。

在本發明的負極活性材料中，不論在充電過程還是在放電過程中，因為殼層的存在，使得導電層與合金材料顆粒的接觸界面較好，提高了電子傳導率，進而提高了鋰離子電池的循環性能。

附圖說明

圖1為現有技術的負極活性材料在充放電前的示意圖；

圖2為現有技術的負極活性材料在充放電后的示意圖；

圖3為本發明的一實施例的負極活性材料在充放電前的示意圖；

圖4為本發明的一實施例的負極活性材料在充放電后的示意圖；

圖5為本發明的另一實施例的負極活性材料在充放電前的示意圖；

圖6為本發明的另一實施例的負極活性材料在充放電后的示意圖。