[發明專利]負極活性材料和使用其的負極極片、電化學裝置和電子裝置

有效

• 申請號: 201910002194.1
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN111403693B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 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;H01M4/38;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;H01M4/134;H01M4/136;B82Y30/00
• 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

本申請涉及負極活性材料和使用其的負極極片、電化學裝置和電子裝置。具體而言，本申請提供一種負極活性材料，其包括鋰化硅氧材料及包覆層，其中所述包覆層與該鋰化硅氧材料之間至少具有Si?O?M鍵，其中M選自鋁元素、硼元素和磷元素中的一種或多種。本申請的負極活性材料具有高穩定性，且適用于水性加工為負極極片。

技術領域

本申請涉及儲能領域，具體涉及負極活性材料和使用其的負極極片、電化學裝置和電子裝置，特別是鋰離子電池。

背景技術

隨著照相機、數碼攝像機、移動電話和筆記本電腦等電子設備的廣泛應用，人們對電化學裝置(例如，鋰離子電池)的性能要求越來越高。鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等優點，已被廣泛應用于各個領域。硅氧材料由于具有容量高，低體積膨脹，循環穩定性佳等優點，其為目前最有可能成為下一代鋰離子電池的負極活性材料，但是其普遍低于75％的首次庫倫效率是目前限制其可實際應用的重要原因。為解決此技術問題，有人提出對硅氧材料進行預鋰化處理，以提高其首次庫倫效率至90％以上。然而，預鋰化后的硅氧材料比普通硅氧材料耐水穩定性差，因此使用水作為溶劑對預鋰化后的硅氧材料進行漿料制作成負極極片時，會存在工藝不兼容問題。進行漿料制作成負極極片時，通常采用高速攪拌和高粘度捏合操作，其會對預鋰化后的硅氧材料的整體結構產生嚴重破壞，使其中的高反應活性的硅納米顆粒裸露并與水更易接觸從而產生氫氣，嚴重降低材料的容量和循環穩定性。并且，在制作鋰化硅氧材料漿料時易產生氫氣或凝膠化，這會嚴重影響漿料的存儲穩定性和安全性。

有鑒于此，確有必要提供耐水穩定性高以適合傳統的水性加工的預鋰化硅氧負極活性材料和使用其的負極極片、電化學裝置和電子裝置。

發明內容

本申請實施例通過提供一種耐水穩定性高以適合傳統的水性加工的預鋰化硅氧負極活性材料和使用其的負極極片、電化學裝置和電子裝置以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。

在一個實施例中，本申請提供了一種耐水穩定性高的負極活性材料，其包括鋰化硅氧材料及包覆層，其中所述包覆層與該鋰化硅氧材料之間至少具有Si-O-M鍵，其中M選自鋁元素、硼元素和磷元素中的一種或多種。

根據本申請的一些實施例，所述鋰化硅氧材料中包含Li₂SiO₃、Li₆Si₂O₇、Li₂Si₂O₅和Li₄SiO₄中的一種或多種。

根據本申請的一些實施例，所述包覆層包括含有磷元素、鋁元素和硼元素中的一種或多種的化合物。

根據本申請的一些實施例，含有磷元素的化合物衍生自磷酸、三聚磷酸、三聚磷酸鈉和三聚磷酸鉀中的一種或多種。

根據本申請的一些實施例，含有鋁元素的化合物衍生自偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀、三氯化鋁和氫氧化鋁中的一種或多種。

根據本申請的一些實施例，含有硼元素的化合物衍生自以下的一種或多種：硼酸、四硼酸鈉或其水合物、四硼酸鉀或其水合物、偏硼酸鈉或其水合物和偏硼酸鉀或其水合物。

根據本申請的一些實施例，含有磷元素、鋁元素和硼元素的任意組合的化合物衍生自三聚磷酸二氫鋁、磷酸鋁、硼酸鋁和四氫硼酸鋁中的一種或多種。

根據本申請的一些實施例，M的含量為所述包覆層的約0.05wt％-約1.0wt％。在一些實施例中，M的含量為所述包覆層的約0.05wt％-約0.5wt％。在一些實施例中，M的含量為所述包覆層的約0.1wt％-約0.5wt％。在一些實施例中，M的含量為所述包覆層的約0.2wt％。

根據本申請的一些實施例，所述負極活性材料具有2θ值為21.7±1°的X射線衍射峰。