[發明專利]非水電解質二次電池用負極材料

在審

• 申請號: 202011490002.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN114649511A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 賀勁鑫;陳青華;姚林林;房冰
• 申請（專利權）人: 蘭溪致德新能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;C01B32/15
• 代理公司: 北京久誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

本發明公開了一種非水電解質二次電池用負極材料，包括硅基材料以及分散在硅基材料中的碳納米材料，所述碳納米材料在硅基材料中呈梯度分布，所述碳納米材料含量由所述硅基材料表面向內遞減。本發明所提供的負極材料在用作二次電池負極時表現出極低的膨脹率及較高的電子電導率，從而使電池具有優異的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，具體涉及一種非水電解質二次電池用負極材料。

背景技術

硅基材料是在研負極材料中理論比容量最高的研究體系，理論比容量高達為4200mAh/g，因其低嵌鋰電位、低原子質量、高能量密度，被認為是碳負極材料的替代性產品。然而，硅負極由于其在嵌脫鋰循環過程中具有嚴重的體積膨脹和收縮，造成材料結構的破壞和機械粉碎，從而導致電極表現出較差的循環性能。此外，硅的導電性能較差，在高倍率下不利于電池容量的有效釋放，也是制約其進一步應用的因素之一。目前硅負極材料的研究方向主要有納米硅碳復合材料、氧化亞硅材料、多孔硅氧材料等，在各個開發方向中，碳包覆都是必要的工藝步驟，在材料表面形成的連續碳膜可以提高硅基材料的導電性，抑制材料與電解液之間的副反應。但有文獻證明，在長循環過程中仍然會因為體積膨脹過大而被覆膜開裂，從而使得電接觸減少，導電能力變差。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種非水電解質二次電池用負極材料，以解決現有技術中硅基負極材料膨脹效應大、導電性差等問題，從而提高材料的循環、倍率性能。

在一個實施例中，本申請提供了一種非水電解質二次電池用負極材料，包括硅基材料以及分散在硅基材料中的碳納米材料，所述碳納米材料在硅基材料中呈梯度分布。

本發明的負極材料具有較高的導電性以及較低的膨脹率，由該負極材料制備的二次電池具有優異的倍率性能和循環性能。

本申請實施例的額外層面及優點將在后續說明中描述和顯示，或是經由本申請實施例的實施而闡釋。

附圖說明

圖1為實施例1所制得負極材料的SEM圖；

圖2為實施例1所制得負極材料的SEM圖；

圖3為實施例1和對比例1所制得負極材料的循環曲線圖。

具體實施方式

本申請的實施例將會被詳細的描述在下文中。本申請的實施例不應該被解釋為對本申請的限制。

在本申請中，以范圍格式呈現量、比率和其他數值，應理解，此類范圍格式是用于便利及簡潔起見，且應靈活地理解，不僅包含明確地指定為范圍限制的數值，而且包含涵蓋于所述范圍內的所有個別數值或子范圍，如同明確地指定每一數值及子范圍一般。

在本申請中，D50為材料累計體積百分數達到50%時所對應的粒徑。

在本申請中，由術語“中的至少一種”或其他相似術語所連接的項目的列表可意味著所列項目的任何組合。例如，如果列出項目A及B，那么短語“A及B中的至少一種”意味著僅A；僅B；或A及B。項目A可包含單個元件或多個元件，項目B可包含單個元件或多個元件。

一、負極材料

本實施例提供了一種非水電解質二次電池用負極材料，包括硅基材料以及分散在硅基材料中的碳納米材料，所述碳納米材料在硅基材料中呈梯度分布。

所述梯度分布是根據擴散原則，可通過控制碳源的添加量和合成溫度、合成氣壓等條件實現，所述碳納米材料含量由硅基材料表面向內遞減，即所述碳納米材料在硅基材料內心的含量小于在硅基材料表面的含量。

如果是這種分布方式，硅基材料內部的碳納米材料偏少，可以提高硅材料的導電性而不會降低材料容量；硅基材料表面的碳納米材料偏多，相當于在硅基材料表面包覆碳層，可有效地緩沖硅材料在充放電過程中的體積效應。