[發明專利]一種負極材料及其制備方法和負極片

有效

• 申請號: 202210080093.8
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114420927B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 章亞飛;楊紅新
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/62;H01M4/58;H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周衛賽

本發明提供了一種負極材料及其制備方法和負極片，該負極材料，包括碳基基體、摻雜元素源和膨化劑，所述摻雜元素源包括硝酸鹽。膨化劑中氮元素的分解，產生的氣體不斷造孔使得碳基基體呈現疏松多孔的海綿狀，獨特的蜂窩狀結構不僅具有很大的比表面積，有利于電解液的浸潤，硝酸鹽的搭配使用又提高了該蜂窩狀結構的強度和穩定性，而且可以緩解負極材料在循環過程中的體積膨脹，提高材料的循環穩定性，改善循環跳水的缺陷，極大改善了循環衰減，解決球形負極材料在循環過程中的顆粒破碎、與極片分離等問題。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種負極材料及其制備方法和負極片。

背景技術

在各種適用的儲能技術中，堿金屬離子電池作為便攜式和大規模電力存儲的通用電化學儲能方式，成為近年來的研究熱點。堿金屬離子電池主要包括鋰離子電池(LIB)、鈉離子電池(SIB)和鉀離子電池(PIB)等，由于處于同一主族，以上堿金屬離子電池的工作原理類似，都是在充放電過程中憑借離子的遷移實現的“搖椅式”機制，又由于鈉元素在地殼中的儲量遠高于鋰元素，在成本方面具有LIB難以比擬的優勢，所以鈉離子電池在未來會有很好的應用前景。

例如，中國專利文獻CN112838197A公開了一種負極材料，其包括摻雜碳材料，該摻雜碳材料中部分摻雜元素與碳基基體形成了C-Ma-Mb化學鍵合，有效提高了負極材料的快充性能，以在一定程度上解決了現有負極材料快充慢放性能較差的問題。但仍與實際應用相差較遠，無法滿足高功能輸出的使用需求，在快充快放情況下容量損失較大，仍出現大幅度的循環衰減。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服現有技術中的負極材料在快充快放情況下容量損失大，循環衰減較為嚴重的問題，提供了一種負極材料及其制備方法和負極片。

為此，本發明提供了一種負極材料，包括碳基基體、摻雜元素源和膨化劑，所述摻雜元素源包括硝酸鹽。

進一步地，所述碳基基體、膨化劑與硝酸鹽的質量比為20-40:1-10:20-30。

作為更加優選的實施方式，所述碳基基體、膨化劑與硝酸鹽的質量比為20-40:5-10:20-30。

作為更加優選的實施方式，所述碳基基體與膨化劑的質量比大于6:1小于等于2:1。

進一步地，所述膨化劑選自水合肼、雙氧水和氨水中的至少一種。

膨化劑可采用水合肼溶液，例如目前常規的體積濃度為30-50％的水合肼水溶液。

進一步地，所述碳基基體選自肌氨酸、胱氨酸、絲氨酸和二氰二胺中的至少一種。

進一步地，所述硝酸鹽選自九水合硝酸鋁、六水合硝酸鎳、六水合硝酸鈷和三水合硝酸銅中的至少一種。

進一步地，所述負極材料還滿足如下(1)-(4)中的至少一項：

(1)所述摻雜元素源還包括磷源，優選地，所述磷源選自植酸、磷酸三甲酯和磷酸三丁酯中的至少一種；優選地，所述碳基基體與磷源的質量比為20-40:20-40；

(2)所述摻雜元素源還包括硫源，優選地，所述硫源選自硫脲、硫代硫酰胺和硫基乙酸中的至少一種；優選地，所述碳基基體與硫源的質量比為20-40:3.5-8；

(3)所述摻雜元素源還包括錫源，優選地，所述錫源選自草酸亞錫、硝酸錫、甲烷磺酸錫和乙烷磺酸錫中的至少一種；優選地，所述碳基基體與錫源的質量比為20-40:2-14；

(4)所述摻雜元素源還包括鑭系氧化物，優選地，所述鑭系氧化物選自氧化鑭、氧化鈰和氧化釤中的至少一種；優選地，所述碳基基體材料與鑭系氧化物的質量比為20-40:2-5。