[發明專利]負極活性材料及電池

在審

• 申請號: 201910689512.6
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN112310360A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 梁成都;趙玉珍;官英杰;溫嚴;黃起森
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054
• 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及電池，所述負極活性材料包括核材料及其表面至少一部分上的聚合物改性包覆層，所述核材料為硅基負極材料、錫基負極材料中的一種或幾種，所述負極活性材料在熱重分析測試中，在惰性非氧化性氣體氣氛中溫度從25℃升高到800℃的過程中失重率滿足0.2％≤失重率≤2％。本發明能夠減少電池充放電過程中負極活性材料表面結構的損壞、降低活性離子損失、降低電池的容量損失，同時能夠很好地提升電池的庫倫效率并改善電池的循環性能。

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及電池。

背景技術

近年來，由于電動汽車產業對能量密度的更高要求，人們圍繞高容量負極活性材料也開展了大量研究。其中，硅基和錫基負極材料由于具有遠高于石墨的理論克容量而受到重視，但是硅基和錫基材料存在嚴重的體積效應，充電過程中會產生巨大的體積膨脹，由此在充放電過程中，負極活性材料極易發生破碎粉化，表面難以形成穩定的SEI膜，從而導致電池的容量衰減太快，循環性能很差。另外，硅作為半導體材料，存在電導率較低的缺陷，活性離子在充放電過程中的不可逆程度還比較大，也會影響電池的循環性能。

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及電池，其能夠減少電池充放電過程中負極活性材料表面結構的損壞、降低活性離子損失、降低電池的容量損失，同時能夠很好地提升電池的庫倫效率并改善電池的循環性能。

為了達到上述目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種負極活性材料，其包括核材料及其表面至少一部分上的聚合物改性包覆層，所述核材料為硅基負極材料、錫基負極材料中的一種或幾種，所述負極活性材料在熱重分析測試中，在惰性非氧化性氣體氣氛中溫度從25℃升高到800℃的過程中失重率滿足0.2％≤失重率≤2％。

在本發明的第二方面，本發明提供了一種電池，其包括根據本發明第一方面所述的負極活性材料。

本發明的有益效果為：本發明能夠減少電池充放電過程中負極活性材料表面結構的損壞、降低活性離子損失、降低電池的容量損失，從而本發明能夠很好地提升電池的庫倫效率并改善電池的循環性能。

具體實施方式

下面詳細說明根據本發明的負極活性材料及電池。

首先說明根據本發明第一方面的負極活性材料。

本發明的負極活性材料包括核材料及其表面至少一部分上的聚合物改性包覆層，所述核材料為硅基負極材料、錫基負極材料中的一種或幾種，所述負極活性材料在熱重分析測試中，在惰性非氧化性氣體氣氛中溫度從25℃升高到800℃的過程中失重率滿足0.2％≤失重率≤2％。

電池首次充電時，負極活性材料表面會形成SEI膜，但是由于硅基負極材料、錫基負極材料較大的體積效應，電池充放電過程中負極活性材料表面的SEI膜將不斷破碎以及修復，這將消耗大量的活性離子，從而降低了電池的庫倫效率并增加了活性離子的不可逆程度。另外，負極活性材料表面的SEI膜破碎后，暴露的負極活性材料直接與電解液接觸，增加了負極活性材料表面的副反應；且在電解液的侵蝕下，負極活性材料的結構還容易被破壞，這將加速電池容量的衰減。

本發明在硅基負極材料、錫基負極材料表面包覆了一層聚合物改性包覆層，與業界常規的無機碳層相比，本發明的聚合物改性包覆層具有更大的彈性和韌性，更能適應硅基負極材料、錫基負極材料在電池充放電過程中的膨脹和收縮，保證在負極活性材料表面形成更穩定的SEI膜，從而避免SEI膜不斷破碎以及修復而消耗大量的活性離子；另外還能保證在電池充放電過程中SEI膜能始終隔絕負極活性材料與電解液的直接接觸，減少負極活性材料表面副反應的發生并減少電解液侵蝕對負極活性材料表面結構的破壞，從而降低電池的容量損失。