一种负极材料及其制备方法与用途.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113314703A(43)申请公布日2021.08.27(21)申请号202110592875.5H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2021.05.28(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人彭友山胡涛(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/40(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/04(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种负极材料及其制备方法与用途(57)摘要本发明提供了一种负极材料及其制备方法与用途。所述负极材料包括内核、包覆于内核表面的第一碳包覆层和位于最外层的第二碳包覆层；其中，所述内核为非晶态锂硅合金，所述非晶态锂硅合金的化学式为LixSi，1＜x≤4.4。本发明通过在锂硅合金表面进行双层碳包覆，使得锂硅合金内核在干燥空气中性能几乎不发生衰减，可以使负极材料具有较好的环境稳定性以及循环稳定性。CN113314703ACN113314703A权利要求书1/2页1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括内核、包覆于内核表面的第一碳包覆层和位于最外层的第二碳包覆层；其中，所述内核为非晶态锂硅合金，所述非晶态锂硅合金的化学式为LixSi，1＜x≤4.4。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述LixSi中，1.71≤x≤3.75；优选地，所述非晶态锂硅合金的粒径为100nm～1μm。3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述第一碳包覆层的厚度为20～50nm。4.根据权利要求1‑3任一项所述的负极材料，其特征在于，所述第二碳包覆层的厚度为30～80nm。5.根据权利要求1‑4任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过化学气相沉积法在纳米硅表面沉积第一碳包覆层，得到第一基体；(2)将第一基体和锂源混合，真空烧结，得到第二基体；(3)对第二基体在干燥环境下进行二次碳包覆，得到所述负极材料；其中，步骤(2)所述锂源中的锂与第一基体中的硅的摩尔比为1～4.4且不包括1。6.根据权利要求5所述的负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述化学气相沉积中采用的碳源包括甲烷、乙烯、乙炔或甲苯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述化学气相沉积的温度为800～1100℃；优选地，步骤(1)所述化学气相沉积的时间为1～4h；优选地，步骤(1)所述纳米硅的粒径≤100nm。7.根据权利要求5或6所述的负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锂源中的锂与第一基体中的硅的摩尔比为1.71～3.75；优选地，步骤(2)中所述锂源包括LiH；优选地，步骤(2)所述混合的方法为球磨；优选地，所述球磨的转速为200～400rmp；优选地，所述球磨的时间为2～5h；优选地，步骤(2)所述真空烧结的温度为500～700℃；优选地，步骤(2)所述真空烧结的时间为2～6h；优选地，步骤(2)所述真空烧结后，对真空烧结后的产物进行二次球磨；优选地，所述二次球磨的转速为400～700rmp；优选地，所述二次球磨的球料比为(30～60):1。8.根据权利要求5‑7任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述干燥环境下为：露点温度为‑30～‑45℃；优选地，步骤(3)所述二次碳包覆的方法包括：将第二基体、二次碳包覆的原料和溶剂混合，得到混合物，然后在保护性气氛下炭化；优选地，步骤(2)所述二次碳包覆过程中混合的方法包括搅拌；优选地，所述搅拌的转速为300～600rmp；优选地，所述搅拌的时间为2～6h；优选地，所述炭化的温度为650～900℃；2CN113314703A权利要求书2/2页优选地，所述炭化的时间为2～4h；优选地，所述保护性气氛包括氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(3)所述二次碳包覆的包覆原料为聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯；优选地，以所述负极材料的质量为100％计，步骤(3)所述二次碳包覆原料的包覆量为5～35％；优选地，所述炭化前，对所述混合物依次进行过滤和真空干燥。9.根据权利要求5‑8任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过化学气相沉积法在粒径≤100nm的纳米硅表面沉积第一碳包覆层，化学气相沉积过程中，温度为800～1100℃，时间为1～4h，得到第一基体；(2)将第一基体和锂源以200～400rmp球磨2～5h，在500～700℃下真