[發(fā)明專利]負極材料、電化學裝置和電子裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110687411.2
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113437294B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭席;劉茜;杜鵬;謝遠森
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M10/0525;C01B32/05
• 代理公司: 北京市競天公誠律師事務(wù)所 11770
• 代理人: 徐民

本發(fā)明涉及一種負極材料、電化學裝置和電子裝置。該負極材料包括碳素，所述負極材料具有孔徑為0.37nm至1.1nm的孔，所述孔徑為0.37nm至1.1nm的孔的CO₂吸附比表面積為50m²/g至450m²/g。該負極材料有效提升了電池負極材料克容量的發(fā)揮，同時使得電池的首圈庫倫效率維持在較高水準。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及鋰離子電池領(lǐng)域。具體地，本申請涉及一種負極材料。本申請還涉及包括該負極材料的負極、電化學裝置和電子裝置。

背景技術(shù)

作為一種新型儲能裝置，鋰離子電池已在3C數(shù)碼、電動工具、儲能電網(wǎng)、航空航天等各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而隨著科技的發(fā)展，人們對鋰離子電池性能的要求變得越來越高，因此在確保安全的前提下，電池的能量密度和充放電功率等參數(shù)急需提高。在鋰離子電池中，正負極材料是決定電池性能的關(guān)鍵物質(zhì)。負極材料一直以石墨為主，石墨較低的理論克容量(372mAh/g)限制了鋰離子電池體系向更高的能量密度發(fā)展，所以開發(fā)出比石墨容量高，電化學性能出色的負極材料成為當前的一項研究重點。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請?zhí)峁┝艘环N負極材料，該負極材料作為鋰離子電池負極材料能夠在提升電池容量的同時使得其首圈庫倫效率維持在較高水準。

在第一方面，所述負極材料包括碳素，該負極材料具有孔徑為0.37nm至1.1nm的孔，該孔徑為0.37nm至1.1nm的孔的CO₂吸附比表面積為50m²/g至450m²/g。碳素負極5C大電流放電使電化學裝置溫度大幅上升，促使更多的鋰脫出，進而表現(xiàn)為5C放電容量大于2C放電容量，有效提升了電池負極容量的發(fā)揮。

根據(jù)本申請的一些實施方式，本申請?zhí)峁┑呢摌O材料的CO₂吸附比表面積為150m²/g至550m²/g。

根據(jù)本申請的一些實施方式，該負極材料的CO₂吸附比表面積為200m²/g至500m²/g，且孔徑為0.37nm至1.1nm的孔的CO₂吸附比表面積為100m²/g至400m²/g。本申請中負極材料CO₂吸附比表面積為以CO₂為載氣時測得的材料的比表面積。由于CO₂分子相對較小，可以進入材料的微孔結(jié)構(gòu)中，因此CO₂吸附比表面積可以反映出材料微孔數(shù)量占比等信息。本申請負極材料的CO₂吸附比表面積在上述范圍內(nèi)時，能夠有效提升電池負極儲鋰容量。CO₂吸附比表面積過低，負極材料的克容量低。CO₂吸附比表面積過高，即微孔量占比大，微孔雖然能使材料具有更多的儲鋰位點，提高其克容量，但這部分儲存的鋰不容易脫出，會造成材料首圈庫倫效率的下降以及動力學性能的降低。

根據(jù)本申請的一些實施方式，負極材料的N₂吸附比表面積值為A，單位為m²/g，A的取值范圍為2至10。根據(jù)本申請的一些實施方式，負極材料的N₂吸附比表面積值為A，單位為m²/g，A的取值范圍為3至10。根據(jù)本申請的一些實施方式，負極材料的N₂吸附比表面積值為A，單位為m²/g，A的取值范圍為5至10。比表面積適中的負極材料，使得電池的首圈庫倫效率和容量維持在較高水平。

根據(jù)本申請的一些實施方式，負極材料的粒徑Dv50值為X，單位為μm，X＜10。根據(jù)本申請的一些實施方式，負極材料的粒徑Dv50值為X，單位為μm，1≤X＜10。根據(jù)本申請的一些實施方式，負極材料的粒徑Dv50值為X，單位為μm，4≤X＜10。材料顆粒越小，比表面積越大。為了提高材料的嵌脫鋰動力學，選用顆粒粒徑在合適范圍的負極材料，能縮短鋰離子在顆粒內(nèi)部的擴散路徑。