[發明專利]負極活性材料以及包含其的電化學裝置和電子裝置

在審

• 申請號: 202180001809.4
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN114080701A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 姜道義;陳志煥
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 蕭輔寬

本申請涉及一種負極活性材料以及包含其的電化學裝置和電子裝置。具體而言，本申請提供一種負極活性材料，其包括基體材料，其中所述基體材料包括摻雜有碳的氧化亞硅，所述基體材料的任意區域中包含特定含量的碳。本申請的負極活性材料可顯著改善電化學裝置在室溫和高溫下的循環性能。

技術領域

本申請涉及儲能技術領域，尤其涉及一種負極活性材料以及包含其的電化學裝置和電子裝置，特別是適用于鋰離子電池的負極活性材料。

背景技術

電化學裝置(例如，鋰離子電池)因其能量密度高、工作電壓高、重量輕、自放電率低、循環壽命長、無記憶效應和環境友好等優點已被廣泛用于智能產品(包括手機、筆記本、相機等電子產品)、電動汽車、電動工具、無人機、先進武器裝備及規模化儲能等領域與產業。

硅基負極活性材料具有高容量，被認為是未來最具有應用前景的鋰離子負極活性材料。然而，硅的導電性較差，硅基負極活性材料在充放電循環過程中易形成不穩定的固體電解質界面(SEI)膜不穩定且易發生體積膨脹，這嚴重阻礙了其應用。

鑒于此，確有必要提供一種有助于改進電化學裝置在室溫和高溫下的循環性能的負極活性材料。

發明內容

本申請的實施例通過提供一種負極活性材料以及包含其的電化學裝置和電子裝置以試圖在至少某種程度上解決至少一種存在于相關領域中的問題。

在一個實施例中，本申請提供了一種負極活性材料，其包括基體材料，其中所述基體材料包括碳和氧化亞硅，基于碳、硅和氧的總質量，所述碳的含量為0.5％至10％。

根據本申請的實施例，所述碳摻雜在所述氧化亞硅中，在所述基體材料的任意區域中，基于碳、硅和氧的總質量，所述碳的含量為0.5％至10％。

根據本申請的實施例，所述基體材料的平均粒徑為0.5μm至30μm。

根據本申請的實施例，所述基體材料的比表面積小于或等于10m²/g。

根據本申請的實施例，所述負極活性材料進一步包括形成于所述基體材料至少部分表面的包覆層，所述包覆層包括碳、氧化物或聚合物中的至少一種。

根據本申請的實施例，所述負極活性材料滿足如下特征中的至少一個：(a)所述包覆層包含碳，所述包覆層中的所述碳包括無定形碳；(b)所述包覆層包含碳，所述包覆層中的碳含量與所述基體材料中的碳含量的重量比為0.5至5；(c)所述包覆層包含碳，基于所述負極活性材料的重量，所述包覆層中的碳含量為0.05％至10％；(d)所述氧化物具有式MeOy，Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一種，2×y的數值為Me的化合價，基于所述負極活性材料的重量，所述Me的含量為0.05％至5％；

(e)所述包覆層的厚度為0.5nm至100nm。

根據本申請的實施例，所述聚合物包括聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸、丁苯橡膠、聚丙烯酰胺、聚酰亞胺或聚酰胺酰亞胺中的至少一種。

根據本申請的實施例，在所述負極活性材料的X射線衍射圖中，2θ在28.4±0.1范圍內的最高特征峰的強度為I₁，2θ在22.0±0.1范圍內的最高特征峰的強度為I₂，I₁/I₂≤10。

在另一個實施例中，本申請提供了電化學裝置，其包括如上所述的負極活性材料。

在又一個實施例中，本申請提供了一種電子裝置，其包括如上所述的電化學裝置。

本申請實施例的額外層面及優點將部分地在后續說明中描述、顯示、或是經由本申請實施例的實施而闡釋。

附圖說明