[發明專利]一種復合負極材料、負極片和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202110677126.2
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113488637B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 唐文;張傳健;江柯成;張浩;劉嬌;陳景新
• 申請（專利權）人: 江蘇正力新能電池技術有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達;郭寶煊

本發明提供了一種復合負極材料、負極片和鋰離子電池，包括硅基材料和石墨；所述石墨的粒徑D50與所述硅基材料的粒徑D50的比值為1～6；所述石墨的粒徑D10與所述硅基材料的粒徑D10的比值為2～4。相比于現有技術，本發明提供的復合負極材料，對硅基材料與石墨進行適配性限定，分別限定D50和D10的比值，如此可保證在嵌鋰和脫鋰時，不會出現因硅基材料與石墨顆粒的適配性差而導致硅基材料脫離石墨或石墨無法為硅基材料的膨脹留下緩沖空間的問題。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體涉及一種復合負極材料、負極片和鋰離子電池。

背景技術

負極材料是鋰離子電池的非常重要組成部分，其直接影響到鋰離子電池的能量密度與電化學性能。優異的負極材料可以提高鋰離子電池的可逆容量、循環性能、倍率性能；反之則會造成鋰離子性能的衰減，甚至無法工作。

常規的負極材料一般為石墨，但其容量有限，而氧化亞硅材料的容量為1000-1700mAh/g，將氧化亞硅用做電池負極活性材料已成為提升能量密度的一種有效方式。但如單純以氧化亞硅用做負極活性材料，氧化亞硅在電池滿充時體積膨脹可達180％，而石墨滿充時體積膨脹只有20～40％，因此，業內會采用石墨與氧化亞硅混合的方式來減小氧化亞硅因體積效應帶來的負面影響，兩者混合后的負極材料在滿充時膨脹為40～70％。

目前石墨與氧化亞硅的混合狀況為：在石墨中混入0～60％的氧化亞硅組成氧化亞硅/石墨負極材料，其中，氧化亞硅的顆粒尺寸D50為2-8um，石墨的顆粒尺寸D50為6-20um，但該范圍通常為任意選擇，沒有其他適配性限定，如此則會導致以下問題：1)當氧化亞硅顆粒小，而復合石墨粒徑較大時，在制成極片進行嵌鋰時，因石墨顆粒間空隙較大，致使氧化亞硅顆粒與石墨接觸較差，進而對電導網絡與離子遷移造成不良影響，從而不利于電池充放電大倍率容量發揮與循環穩定性；2)當氧化亞硅顆粒較大，而石墨復合顆粒較小時，則石墨會失去限制氧化亞硅膨脹的作用，從而氧化亞硅在脫嵌鋰過程中因體積效應而粉化失效，縮短循環壽命。

有鑒于此，確有必要提供一種解決上述問題的技術方案。

發明內容

本發明的目的之一在于：提供一種復合負極材料，解決目前硅基材料與石墨適配性差，而無法組成性能優異的負極材料的問題，本發明提供的復合負極材料有效減小了氧化亞硅體積效應的負面影響，使得電池具有較好的倍率性能和循環性能。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種復合負極材料，包括硅基材料和石墨；

所述石墨的粒徑D50與所述硅基材料的粒徑D50的比值為1～6；

所述石墨的粒徑D10與所述硅基材料的粒徑D10的比值為2～4。

優選的，所述石墨的粒徑D50與所述硅基材料的粒徑D50的比值為2～4。

優選的，所述石墨的粒徑D10與所述硅基材料的粒徑D10的比值為2.2～3.6。

優選的，所述硅基材料的粒徑集中度N為0～2，其中，所述硅基材料的粒徑集中度N＝(所述硅基材料的粒徑D90與所述硅基材料的粒徑D10之差)÷所述硅基材料的粒徑D50。

優選的，所述硅基材料的粒徑集中度N為0.5～1.5。

優選的，所述石墨的粒徑D50為8～35μm；所述硅基材料的粒徑D50為2～8μm。

優選的，所述石墨的粒徑D10為4～12μm；所述硅基材料的粒徑D10為1～4μm。

優選的，所述石墨的比表面積為0.8～2.5m²/g；所述硅基材料的比表面積為1～4m²/g。

優選的，所述硅基材料的質量為復合負極材料質量的0.01～80％。