[發(fā)明專利]負(fù)極材料及其制作方法、電池及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610235279.0
• 申請(qǐng)日: 2016-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107302081A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧;夏圣安;謝封超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/583;H01M4/48;H01M4/485;H01M10/052
• 代理公司: 深圳市深佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44285
• 代理人: 王仲凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)極材料及其制作方法以及一種電池及其制作方法。

背景技術(shù)

商業(yè)化鋰電池石墨負(fù)極材料具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、首效高、成本低、環(huán)境友好和易加工等多種優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在便攜電子設(shè)備、電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但石墨的理論比容量較低(約372mAh/g)、與電解液相容性差、倍率特性不好，雖然通過(guò)碳包覆技術(shù)，石墨與電解液的相容性得到了改善，但其倍率性一直難以提高，而且容量已接近極限，使其成為提高電池容量的瓶頸。因此，開(kāi)發(fā)新的負(fù)極材料成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種負(fù)極材料及其制作方法以及一種電池及其制作方法，以提高電池的容量。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種負(fù)極材料，包括：含碳核體及包裹于所述含碳核體表面的殼體，所述殼體僅可允許電子和離子通過(guò)；其中，所述含碳核體對(duì)鋰離子的理論容量大于所述殼體對(duì)鋰離子的理論容量，且在充放電狀態(tài)下，所述殼體的形變小于所述含碳核體的形變。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，需要指出的是，所述殼體在充放電狀態(tài)下，不會(huì)發(fā)生形變，其中，所述殼體為二氧化鈦殼體或鈦酸鋰殼體。

結(jié)合第一方面，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，需要指出的是，所述含碳核體的材料的理論容量大于372mAh/g，可選的，所述含碳核體的材料包括： 石墨烯、硬碳、軟碳、富勒烯、碳納米管或碳纖維中的至少一種，而且所述含碳核體中還包括有摻雜材料，所述摻雜材料的組成元素包括N、P、B、S、O、F、Cl和H中的至少一種。

結(jié)合第一方面，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，需要指出的是，所述含碳核體和所述殼體為球狀結(jié)構(gòu)，所述殼體的直徑取值范圍為200nm～10000nm，包括端點(diǎn)值；所述殼體的厚度取值范圍為1nm-20nm，包括端點(diǎn)值。

結(jié)合第一方面，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述殼體和所述含碳核體的質(zhì)量比位于1:10-1:100之間，包括端點(diǎn)值。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種負(fù)極材料的制作方法，該方法包括：

利用納米級(jí)含碳核體和有機(jī)單體溶液進(jìn)行乳液聚合，得到含碳核體納米聚合物微球，所述含碳核體納米聚合物微球的表面具有親水性；

利用所述含碳核體納米聚合物微球和含有預(yù)設(shè)物質(zhì)的有機(jī)溶液，得到包裹有殼體的含碳核體納米聚合物粒子，所述殼體用于隔離所述含碳核體，僅可允許電子和離子通過(guò)；

去除所述包裹有殼體的含碳核體納米聚合物粒子中的聚合物，得到包裹有殼體的含碳核體納米粒子，制得電池負(fù)極材料；

其中，所述含碳核體對(duì)鋰離子的理論容量大于所述殼體對(duì)鋰離子的理論容量，且在充放電狀態(tài)下，所述殼體的形變小于所述含碳核體的形變。

結(jié)合第二方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，需要指出的是，所述利用納米級(jí)含碳核體和有機(jī)單體溶液進(jìn)行乳液聚合，得到含碳核體納米聚合物微球包括：

將納米級(jí)含碳核體均勻分散于有機(jī)單體溶液中，再將該混合溶液加入去離子水中，在表面活性劑下，進(jìn)行攪拌反應(yīng)，并在引發(fā)劑的作用下，進(jìn)行乳液聚合，得到含碳核體納米聚合物微球。

可選的，所述納米級(jí)含碳核體的質(zhì)量取值范圍為：1g-5g，包括端點(diǎn)值；所述有機(jī)單體溶液的體積的取值范圍為20ml-50ml，包括端點(diǎn)值。

結(jié)合第二方面，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，需要指出的是，所述利用含碳核體納米聚合物微球和含有預(yù)設(shè)物質(zhì)的有機(jī)溶液，得到包裹有殼體的含碳核體納米聚合物粒子包括：

利用含碳核體納米聚合物微球和鈦酸四丁酯的乙醇溶液，得到包裹有二氧化鈦殼體的含碳核體納米聚合物粒子。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電池的制作方法，該方法包括：

將上述任一項(xiàng)所提供的負(fù)極材料、導(dǎo)電炭黑和聚偏二氟乙烯按照預(yù)設(shè)質(zhì)量比均與涂于銅箔集流體上，真空烘干，得到電池片；

利用所述電池片、對(duì)電極、電池隔膜和電解液組成電池。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電池，該電池包括上述任一項(xiàng)所提供的負(fù)極材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：