负极活性物质及其制备方法、负极极片.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114497518A(43)申请公布日2022.05.13(21)申请号202210064899.8C01B33/027(2006.01)(22)申请日2022.01.20(71)申请人上海兰钧新能源科技有限公司地址201400上海市奉贤区浦卫公路9855号1幢202室(72)发明人孙唯黄海宁王宝君(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225专利代理师褚明伟(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M10/0525(2010.01)C01B32/05(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称负极活性物质及其制备方法、负极极片(57)摘要本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及负极活性物质及其制备方法、负极极片。本发明将石墨材料放入管式炉中，并通入硅烷气体；在此基础上通入烯烃或炔烃气体，得到负极活性物质前驱体；最后将负极活性物质前驱体与沥青溶液混匀，后处理得到负极活性物质；然后进一步将制备得到的负极活性物质用于制备负极极片。本发明的负极活性物质在石墨表面嵌入亚纳米尺寸的硅团簇后，通过在颗粒表面包覆碳层，来最大限度的减少硅表面直接暴露在电解液中，以减少副反应，并可增加颗粒导电性，进而提升锂离子电池的性能。CN114497518ACN114497518A权利要求书1/1页1.一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石墨材料放入管式炉中，并通入硅烷气体；(2)在步骤(1)的基础上通入烯烃或炔烃气体，得到负极活性物质前驱体；(3)将步骤(2)得到的负极活性物质前驱体与沥青溶液混匀，后处理得到负极活性物质。2.根据权利要求1所述的一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，通入硅烷气体过程中，通气速率为10‑100cm3min‑1，通气温度为400‑600℃，通气时间为10‑120min。3.根据权利要求1所述的一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，通入烯烃或炔烃气体过程中，通气速率为10‑100cm3min‑1，通气时间为10‑120min。4.根据权利要求1所述的一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将冷却至室温的负极活性物质前驱体与沥青溶液混匀。5.根据权利要求4所述的一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，所述沥青溶液为将沥青与烃类溶剂混匀得到的混合溶液。6.根据权利要求1所述的一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，负极活性物质前驱体与沥青溶液的质量比为1：10‑10：1。7.根据权利要求1所述的一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述后处理为烘干后碳化。8.根据权利要求7所述的一种负极活性物质的制备方法，其特征在于，烘干过程中，处于真空状态下且烘干温度为50‑200℃；碳化过程中，处于氩气状态下且碳化温度为500‑1000℃。9.一种通过权利要求1‑8任一所述方法制备得到的负极活性物质。10.一种负极极片，其特征在于，制备负极极片的负极活性物质为权利要求9所述的负极活性物质。2CN114497518A说明书1/5页负极活性物质及其制备方法、负极极片技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及负极活性物质及其制备方法、负极极片。背景技术[0002]锂离子电池作为目前最高能源转换效率的储能设备，在新能源行业占据着重要地位。最近的几十年，随着便携式电子产品及动力电池的普及，对更高电池能量密度的需求与日俱增，其中，开发高容量负极材料取代传统的石墨阳极是实现更高能量密度的最有效的方法。硅(Si)通过与锂离子进行合金化反应，具有极高的理论比容量(3592mAh‑1)，被认为是一种极具发开潜力的材料。此前大多数关于硅负极的制备往往使用金属合金化、还原氧化硅、溶胶凝胶、化学气相沉积法及机械粉碎等方法，来得到颗粒较大的形貌(纳米线、纳米片、纳米管、空心结构和核壳结构)。在商用上，出于成本和性能的综合考虑，一般会与碳基材料复合制备。[0003]由于硅在嵌锂时体积膨胀大，导致硅的结构严重崩塌和固态电解质间相(SEI)不稳定，这不仅会使颗粒因膨胀破裂而失去与集流体的接触，还会不断地将破裂后产生的新表面暴露在电解液中，影响SEI膜的稳定形成。为了缓解体积膨胀带来的负面影响，很多研究人员的工作已经证明将颗粒尺寸减小到纳米级，可使硅既能承受巨大应变，又能提供其高容量的电化学性能。硅不可避免的会产生氧化层，虽然厚度只有2‑3nm，但对亚纳米尺寸(约1nm)的硅来说会占据极大的重量，从而降低材料克容量，阻碍电子传导。发明内容[0004]为了使锂离子电池提高容量，