[發(fā)明專利]硅基負(fù)極材料及其制備方法、電池和終端

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911425863.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113130858B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷丹;沙玉靜;鄧耀明;夏圣安
• 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;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強(qiáng);李稷芳

本發(fā)明實(shí)施例提供一種硅基負(fù)極材料，包括低硅氧比硅基基體，以及分散在所述低硅氧比硅基基體中的高硅氧比硅基顆粒，所述低硅氧比硅基基體的硅氧比為1∶x，其中，1x≤2，所述高硅氧比硅基顆粒的硅氧比為1∶y，其中，0≤y≤1，所述低硅氧比硅基基體為二氧化硅，或者所述低硅氧比硅基基體包括二氧化硅和分散在所述二氧化硅中的含硅晶體粒子，所述高硅氧比硅基顆粒為硅顆粒，或者所述高硅氧比硅基顆粒包括二氧化硅和分散在所述二氧化硅中的含硅晶體粒子。該硅基負(fù)極材料兼具較高容量和較低膨脹性能。本發(fā)明實(shí)施例還提供了該硅基負(fù)極材料的制備方法、以及包含該硅基負(fù)極材料的電池和終端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及硅基負(fù)極材料及其制備方法、電池和終端。

背景技術(shù)

硅的理論比容量為4200mAh/g，是目前研究最多、有望替代商業(yè)石墨的負(fù)極材料之一。然而硅在充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大的體積膨脹與收縮，從而導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)破壞，電池容量迅速衰減。相比純硅材料，氧化亞硅材料的體積膨脹大幅降低，但相比傳統(tǒng)石墨負(fù)極仍然非常高，因此，有必要開(kāi)發(fā)一種低膨脹的硅基負(fù)極材料，以提高負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種硅基負(fù)極材料，兼具較高容量和較低膨脹性能，以在一定程度上解決現(xiàn)有硅基材料因膨脹效應(yīng)過(guò)大導(dǎo)致電池循環(huán)性能低的問(wèn)題。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供一種硅基負(fù)極材料，包括低硅氧比硅基基體，以及分散在所述低硅氧比硅基基體中的高硅氧比硅基顆粒，所述低硅氧比硅基基體的硅氧比為 1∶x，其中，1x≤2，所述高硅氧比硅基顆粒的硅氧比為1∶y，其中，0≤y≤1，所述低硅氧比硅基基體為二氧化硅，或者所述低硅氧比硅基基體包括二氧化硅和分散在所述二氧化硅中的含硅晶體粒子，所述高硅氧比硅基顆粒為硅顆粒，或者所述高硅氧比硅基顆粒包括二氧化硅和分散在所述二氧化硅中的含硅晶體粒子。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述低硅氧比硅基基體在所述高硅氧比硅基顆粒的表面原位生長(zhǎng)得到。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述含硅晶體粒子為晶體硅和/或含鋰硅酸鹽。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述高硅氧比硅基顆粒的粒徑為20nm-1000nm。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述含硅晶體粒子的粒徑為2nm-15nm。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述高硅氧比硅基顆粒的表面設(shè)置有導(dǎo)電層和/或?qū)щx子層。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電層的材料選自導(dǎo)電聚合物、碳質(zhì)材料、金屬或合金中的一種或多種。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述導(dǎo)離子層的材料選自LiPO₄、LiLaTiO₄、Li₇La₃Zr₂O₁₂、LiAlO₂、 LiAlF₄、LiAlS,Li₂MgTiO₄、Li₆La₃Zr_1.5W_0.5O₁₂中的一種或多種。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電層的厚度為2nm-150nm，所述導(dǎo)離子層的厚度為2nm-150nm。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述硅基負(fù)極材料還包括包覆在所述低硅氧比硅基基體表面的碳包覆層。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述硅基負(fù)極材料的粒徑為3μm-8μm。