一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115863574A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211559786.1H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2022.12.06(71)申请人珠海冠宇电池股份有限公司地址519180广东省珠海市斗门区井岸镇珠峰大道209号(72)发明人张佳丽汪辉刘春洋李素丽李俊义(74)专利代理机构北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙)11535专利代理师刘元霞谢怡婷(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图2页(54)发明名称一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池(57)摘要本发明提供了一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池。所述负极材料具有核壳结构，核芯包括硅基材料和多孔碳材料，硅基材料分布在多孔碳材料的孔隙中，这些孔隙为硅基材料的体积膨胀提供缓冲空间；壳层包括碳纳米纤维和二氧化钛，壳层能有效抑制Si的体积膨胀以及避免Si与电解液的直接接触，进一步提升负极材料的结构稳定性。而外层TiO2在锂离子脱嵌入过程中能保持微小的体积变化(4％左右)，有利于维持更高的界面稳定性。由该负极材料组装的电池具有优异的循环稳定性、较高的循环容量保持率和较低的循环体积膨胀率。CN115863574ACN115863574A权利要求书1/1页1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括壳层和核芯，所述壳层包括碳纳米纤维和二氧化钛；所述核芯包括硅基材料和多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述多孔碳材料满足以下至少一项：A)所述多孔碳材料的比表面积BET为200m2/g～3000m2/g；B)所述多孔碳材料的孔径为0.5nm～2μm；C)所述多孔碳材料的石墨化程度为30％～100％；D)所述多孔碳材料的中值粒径Dv50为5μm～10μm。3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述硅基材料的中值粒径Dv50为0.5nm～10μm。4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述核芯材料包括硅基材料和多孔碳材料，且硅基材料分布在多孔碳材料的孔隙内；和/或；所述壳层包括碳纳米纤维和二氧化钛，且二氧化钛分布在碳纳米纤维的间隙和表面上。5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述壳层的厚度为20nm～40nm。6.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述碳纳米纤维的直径为10nm～200nm；和/或，所述碳纳米纤维的长度为100nm～2μm。7.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述核芯的质量占负极材料总质量的40％～65％；所述壳层的质量占负极材料总质量的35％～60％。优选地，所述负极材料中，硅基材料的质量百分含量a满足20％≤a≤40％；和/或，所述负极材料中，碳纳米纤维的质量百分含量b满足30％≤b≤50％；和/或，所述负极材料中，二氧化钛的质量百分含量c满足5％≤c≤30％；和/或，所述负极材料中，多孔碳材料的质量百分含量d满足20％≤d≤40％。8.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料在X射线粉末衍射(XRD)测试中在2θ＝26.4°±0.5°范围内存在衍射峰1，在2θ＝28.4°±0.5°范围内存在衍射峰2，在2θ＝25.28°±0.5°范围内存在衍射峰3。优选地，所述负极材料在拉曼光谱分析(Raman)测试中在拉曼位移为1335～1345cm‑1处存在特征拉曼峰1，1575～1585cm‑1处存在特征拉曼峰2，特征拉曼峰1的峰强x1和特征拉曼峰2的峰强x2的比值x1/x2满足0.5<x1/x2≤2.0；和/或，所述负极材料在拉曼光谱分析(Raman)测试中在拉曼位移为501～511cm‑1处存在特征拉曼峰3；和/或，所述负极材料在拉曼光谱分析(Raman)测试中在拉曼位移为136～147cm‑1处存在特征拉曼峰4。9.一种负极片，所述负极片包括权利要求1‑8任一项所述的负极材料。优选地，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括权利要求1‑8任一项所述的负极材料。优选地，所述负极活性物质层还包括石墨、硬碳或软碳，所述石墨包括人造石墨和/或天然石墨。10.一种电池，其包括权利要求9所述的负极片。2CN115863574A说明书1/10页一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池。背景技术[0002]锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点而被广泛应用于储能系统。