[發明專利]一種鋰離子電池用復合負極材料、其制備方法及在鋰離子電池中的用途

在審

• 申請號: 201810551396.7
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108682824A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 鄧志強;龐春雷;任建國;黃友元;岳敏
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/60;H01M4/131;H01M4/137;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種鋰離子電池用復合負極材料、其制備方法及在鋰離子電池中的用途。所述復合負極材料包括SiO_x基活性材料以及包覆在所述SiO_x基活性材料表面的聚碳酸酯包覆層。所述方法包括：1)制備不飽和碳酸酯的單體溶液；2)在聚合催化劑存在的條件下使單體進行聚合，得到聚合物溶液；3)向聚合物溶液中加入SiO_x基活性材料、水以及聚合物催化劑，繼續進行聚合并對SiO_x基活性材料進行包覆，得到復合負極材料。本發明的復合負極材料能從本質上參與SEI膜的形成，形成更加穩定的SEI膜，改善SEI膜以避免反復破壞和重建，最終提高鋰離子電池的循環性能，延長其使用壽命。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，涉及一種鋰離子電池用復合負極材料、其制備方法及在鋰離子電池中的用途。

背景技術

為了提高鋰離子電池的能量密度，近二十年來，人們圍繞高容量負極的開發也開展了大量的探索性研究。硅因具有最高的理論比容量，以及來源豐富、價格低廉、環境友好等特點而成為當前鋰離子電池負極材料的研究熱點。但是由于嚴重的體積效應，硅基材料的循環性能非常差，無法滿足商業化應用。SiO_x材料具有高容量的同時，具有比單質硅更優越的循環性能，受到廣泛的關注和研究。但是其循環性能相比石墨仍有較大差距，難以適應商業化需求。因此，開發一種循環性能優異、體積膨脹效應低的SiOx基負極材料仍是所屬領域的技術難題。

SEI膜的反復破壞和重建是導致SiO_x基材料循環穩定性問題的主要因素之一，有鑒于此，有必要提供一種新型的復合負極材料，從本質上參與SEI膜的形成，以形成更加穩定的SEI膜，改善SEI膜以避免反復破壞和重建，最終提高鋰離子電池的循環性能，延長其使用壽命。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種復合負極材料、其制備方法及在鋰離子電池中的用途。本發明的復合負極材料能從本質上參與SEI膜的形成，形成更加穩定的SEI膜，改善SEI膜以避免反復破壞和重建，最終提高鋰離子電池的循環性能，延長其使用壽命。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種鋰離子電池用復合負極材料，所述復合負極材料包括SiO_x基活性材料以及包覆在所述SiO_x基活性材料表面的聚碳酸酯包覆層。

本發明所述復合負極材料中，聚碳酸酯牢固地包覆于SiO_x基活性材料的表面，在保護SiO_x基活性材料的同時，在SiO_x基活性材料充放電過程中，參與SEI膜的形成，增加SEI膜中高分子量的聚碳酸酯成分，提高了SEI膜的韌性，改善SEI膜的穩定性以避免反復破壞與重建，最終提高電池的循環性能。

本發明所述聚碳酸酯不能被其他樹脂替換，因為，聚碳酸酯可匹配現有電解液成分，參與形成SEI膜的反應，而其他種類的樹脂則無法達到此效果。

作為本發明所述復合負極材料的優選技術方案，所述SiO_x基活性材料的粒徑在0.5μm-100μm，例如0.5μm、1μm、3μm、6μm、10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等，優選為5μm-50μm。

優選地，所述SiO_x基活性材料為SiO_x、SiO_x/C或SiO_x/M中的任意一種或至少兩種的組合，其中，M為堿金屬、堿土金屬、堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物中的任意一種或至少兩種的組合，0＜x≤2。