[發明專利]負極材料及使用其的電化學裝置和電子裝置

有效

• 申請號: 201811541619.8
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109638254B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 姜道義;崔航;謝遠森
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 蕭輔寬

本申請涉及一種負極材料及使用其的電化學裝置和電子裝置。本申請提供的負極材料包括：硅化合物SiO_x，其中x為0.5?1.5；氧化物MeO_y層，所述MeO_y層包覆所述硅化合物SiO_x，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一種，其中y為0.5?3；以及碳層，所述碳層包覆所述MeO_y層；其中所述MeO_y層與所述碳層相鄰的表面具有開口的孔隙結構，并且所述開口的孔隙結構的至少一部分被所述碳層填充。所述負極材料能夠顯著提高電化學裝置的循環性能，且顯著降低電化學裝置的阻抗。

技術領域

本申請涉及儲能領域，具體涉及一種負極材料及使用其的電化學裝置和電子裝置，特別是鋰離子電池。

背景技術

電化學裝置(例如，鋰離子電池)已伴隨著科技的進步及環保要求的提高進入了我們日常的生活。近年來，由于硅的可逆容量高達4200mAh/g，因此被認為是最有可能被大規模應用的鋰離子負極材料。但是硅在充放電過程中具有約400％的體積膨脹，超高的體積膨脹會造成固體電解質界面膜(SEI)的破壞，不斷露出新鮮的材料表面，從而不斷消耗電解液，將導致SEI的反復形成。硅氧材料雖然在容量上與純硅相比有一定的降低，但是硅氧材料在一定程度上可以顯著降低體積膨脹。合理的設計硅氧比、顆粒大小和優化電芯制備工藝可使其體積膨脹僅有120-160％。但是這仍然無法滿足目前鋰離子電池高循環壽命的要求。

有鑒于此，為了滿足高循環壽命的要求，還需要對負極材料的結構作進一步的細化和改進。

發明內容

本申請實施例提供了一種負極材料以及制備該負極材料的方法，以試圖在至少某種程度上解決至少一種存在于相關領域中的問題。本申請實施例還提供了使用該負極材料的負極極片、電化學裝置以及電子設備。

在一個實施例中，本申請提供了一種負極材料，所述負極材料包括：

硅化合物SiO_x，其中x為約0.5-1.5；

氧化物MeO_y層，所述MeO_y層包覆所述硅化合物SiO_x，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一種，其中y為約0.5-3；以及

碳層，所述碳層包覆所述MeO_y層；

其中所述MeO_y層與所述碳層相鄰的表面具有開口的孔隙結構，并且所述開口的孔隙結構的至少一部分被所述碳層填充。

在另一個實施例中，本申請提供了一種制備負極材料的方法，所述方法包括：

(1)將SiO_x粉末、致孔劑和氧化物前驅體MeX_n在有機溶劑和去離子水的存在下形成混合溶液；

干燥所述混合溶液得到粉末；以及

將所述粉末在約250-900℃下燒結約0.5-24h得到包覆有氧化物MeO_y層的硅化合物SiO_x顆粒；和

(2)將所述包覆有MeO_y層的硅化合物SiO_x顆粒、有機溶劑和碳前驅體混合形成混合溶液；

干燥所述混合溶液得到粉末；以及

將所述粉末在約700-1400℃下燒結約0.5-24h得到所述負極材料；

其中x為約0.5-1.5，y為約0.5-3，

其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、Cr、V、Co、Zr中的至少一種，