[發明專利]復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110335383.8
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113066985A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 龐春雷;梁騰宇;任建國;賀雪琴
• 申請（專利權）人: 貝特瑞新材料集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 錢嫻靜

本申請涉及負極材料領域，提供一種復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池，所述復合負極材料包括硅氧材料和位于所述硅氧材料表面的碳包覆層；所述復合負極材料的物理吸脫附等溫線類型為II型或III型，所述硅氧材料的物理吸脫附等溫線類型為IV型或V型。本申請的復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池，能夠有效提高鋰電池的倍率性能及循環穩定性。

技術領域

本申請涉及負極材料技術領域，具體地講，涉及復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

硅碳復合負極材料為高容量長循環新型鋰電池負極材料，具有遠高于石墨的容量及優于金屬硅的循環，為當今重要的下一代鋰電池負極材料。硅碳復合負極材料中的碳可以為硅氧材料體系增強導電性及穩定材料的結構，使其具有更優異的循環膨脹性能。但是現有的硅碳復合材料中碳包覆層結構不夠密實，硅碳復合材料內部存在一定的孔隙，導致碳包覆層對硅活性材料的電導率提升有限，不利于提高材料的容量和首效，而且活性硅脫嵌鋰過程中材料顆粒會發生粉化，穩定性差，進而導致循環性能差。

發明內容

鑒于此，本申請提出復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池，能夠提高材料循環穩定性。

第一方面，本申請提供一種復合負極材料，所述復合負極材料包括硅氧材料和位于所述硅氧材料表面的碳包覆層；所述復合負極材料的物理吸脫附等溫線類型為II型或III型，所述硅氧材料的物理吸脫附等溫線類型為IV型或V型。

本申請提供的復合負極材料中，硅氧材料的物理吸脫附等溫線類型為IV型或V型，與碳包覆層能更緊密地結合，有利于嵌脫鋰過程中電子傳導和離子傳導，有利于提高材料的首效、容量和循環穩定性；復合負極材料的物理吸脫附等溫線類型為II型或III型，說明復合負極材料具有密實結構，碳包覆層具有一定的機械強度，結構穩定，能夠保證在活性硅脫嵌鋰過程中保持顆粒的完整性，抑制顆粒粉化，提升硅氧材料穩定性，進一步從整體上改善材料的循環性能。

本申請中，物理吸脫附等溫線類型的分類依據是國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)提出的物理吸脫附等溫線分類方法。

在一種可行的實施方式中，在拉曼光譜中，所述復合負極材料具有碳特征峰D、碳特征峰G及硅特征峰A，所述碳特征峰D的峰強度I_D與所述碳特征峰G的峰強度I_G的比值I_D/I_G為0.5～2，且所述硅特征峰A的峰強度I_A與(I_D+I_G)的比值為0.1～10。

在一種可行的實施方式中，所述復合負極材料滿足以下條件a～e的至少一者：

a.所述硅氧材料為SiO_x，其中，0x2；

b.所述硅氧材料中的氧的質量百分比含量為0.1％～50％；

c.所述硅氧材料中的硅晶粒尺寸為1nm～100nm；

d.所述硅氧材料的比表面積小于100m²/g；

e.所述硅氧材料的孔隙率φ_a10％。

在一種可行的實施方式中，所述復合負極材料滿足以下條件a～e的至少一者：

a.所述復合負極材料顆粒呈球形或類球形，其沃德爾球形度系數大于0.01；

b.所述復合負極材料的平均粒徑為1.0um～50um；

c.所述復合負極材料的孔隙率小于10％；

d.所述復合負極材料的比表面積為1m²/g～50m²/g；

e.所述復合負極材料中的碳的質量百分比含量為0.1％～50％。