负极活性材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832237A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202210504950.2B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2022.05.10B82Y40/00(2011.01)(71)申请人江苏时代新能源科技有限公司地址213300江苏省常州市溧阳市昆仑街道城北大道1000号(72)发明人梁静爽滕国鹏(74)专利代理机构北京维飞联创知识产权代理有限公司11857专利代理师王宏(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书15页附图5页(54)发明名称负极活性材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备(57)摘要本申请公开了一种负极活性材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备，涉及电池领域。负极活性材料包括：硅核，包覆于硅核的表面的氮化硅层，以及包覆于氮化硅层的表面的碳层，负极活性材料的粒径为纳米级。该负极活性材料利用结构、材料以及粒径的配合，缓解现有硅基负极活性材料的倍率性能差及寿命低的现状，具有优异的循环稳定性能以及倍率性能。CN115832237ACN115832237A权利要求书1/1页1.一种负极活性材料，其特征在于，包括：硅核，包覆于所述硅核的表面的氮化硅层，以及包覆于所述氮化硅层的表面的碳层，所述负极活性材料的粒径为纳米级。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料的粒径为30nm‑90nm。3.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为6nm‑8nm；可选地，以所述硅核与所述氮化硅层的总重量为100％计，所述硅核的质量分数为65％‑85％。4.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其特征在于，以所述负极活性材料的总重量为100％计，所述碳层的质量分数为15％‑20％；可选地，所述碳层含有石墨碳；可选地，所述碳层含有石墨烯。5.一种负极极片，其特征在于，包括负极集流体及设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括如权利要求1‑4任一项所述的负极活性材料。6.一种电池，其特征在于，包括如权利要求5所述的负极极片。7.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求6所述的电池。8.一种负极活性材料的制备方法，其特征在于，包括：在具有阴极和阳极的直流电弧反应室内，以硅块作为阳极且在反应气体的气氛下，使所述阳极和所述阴极之间发生直流电弧放电，以生成负极活性材料；其中，所述反应气体能够经所述直流电弧放电产生的高温转变为等离子体态的氮原子、氢原子以及碳原子。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述直流电弧的放电电流为10A‑200A，电压为5V‑30V；可选地，所述阴极与所述阳极之间的间距为10mm‑25mm，可选为15mm‑25mm；可选地，所述阴极的材质为钨或石墨。10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述碳原子和所述氮原子的摩尔比为(1.5：1)‑(4.5：1)。11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述反应气体为甲烷、氮气以及氢气的混合物；可选地，所述直流电弧放电前，所述反应气体的总压力为38kpa‑53kpa，所述甲烷、所述氮气以及所述氢气的分压比依次为25：(3‑18):10，可选为25：(10‑15):10。12.根据权利要求8‑11任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述直流电弧放电反应结束后，冷却3h‑5h后，通入钝化气体进行钝化处理，收集附着于所述直流电弧反应室的内壁的所述负极活性材料；可选地，所述钝化气体为1kPa‑2kPa的空气或者氧气，所述钝化处理的时间为6h‑10h。2CN115832237A说明书1/15页负极活性材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备技术领域[0001]本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种负极活性材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备。背景技术[0002]电池作为主要的储能器件已经被广泛应用于便携式电子产品、电动汽车以及电网存储体系中。近年来，随着市场对具有高能量密度、高倍率性能及长循环寿命的电池的需求，负极材料的研究开发尤为重要。硅由于具有较高的比容量和适中的嵌锂电位，成为具有一定竞争力的负极材料，但硅基负极活性材料在实际应用至电池中时，存在倍率性能差及寿命低的问题。发明内容[0003]本申请实施例的目的在于提供一种负极活性材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备，其能够改善硅基负极活性材料的倍率性能差及寿命低的技术问题。[0004]第一方面，本申请实施例提供一种负极活性材料，其包括：硅