负极材料及其制备方法、负极和锂离子电池.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CN111430677A(43)申请公布日2020.07.17(21)申请号201910945474.6(22)申请日2019.09.30(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华城中路168号(72)发明人李宇飞彭友山(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人尚伟净(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/48(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/131(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称负极材料及其制备方法、负极和锂离子电池(57)摘要本发明提供了负极材料及其制备方法、负极和锂离子电池，该负极材料包括：含硅颗粒；内壳层，所述内壳层包裹在所述含硅颗粒的至少一部分外表面上，所述内壳层中含有偏硅酸锂(Li2SiO3)；外壳层，所述外壳层包裹在所述含硅颗粒和所述内壳层构成的产品的至少部分外表面上，所述外壳层中含有碳酸锂(Li2CO3)和硅酸锂(Li4SiO4)。该负极材料中，壳层中的Li2SiO3、Li4SiO4均为硅氧负极材料首次充电的产物，能够有效减少首次充电过程中硅氧负极对锂离子的消耗，提高电池的首次效率。CN111430677ACN111430677A权利要求书1/2页1.一种负极材料，其特征在于，包括：含硅颗粒；内壳层，所述内壳层包裹在所述含硅颗粒的至少一部分外表面上，所述内壳层中含有偏硅酸锂；外壳层，所述外壳层包裹在所述含硅颗粒和所述内壳层构成的产品的至少部分外表面上，所述外壳层中含有碳酸锂和硅酸锂。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述内壳层完全包裹所述含硅颗粒，所述外壳层完全包裹所述内壳层。3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述外壳层包括：第一子层，所述第一子层中含有所述硅酸锂；第二子层，所述第二子层包裹在所述第一子层的外表面上，所述第二子层由碳酸锂构成。4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述内壳层是所述含硅颗粒与锂盐反应得到的。5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述含硅颗粒包括硅颗粒、氧化亚硅颗粒和二氧化硅颗粒中的至少一种；所述锂盐包括氢氧化锂、一水合氢氧化锂、氧化锂、碳酸锂和氢化锂中的至少一种。6.一种制备权利要求1～5中任一项所述的负极材料的方法，其特征在于，包括：利用锂盐溶液对含硅颗粒进行液相包覆，以在所述含硅颗粒的至少一部分外表上形成液膜，得到液相包覆颗粒；在惰性气氛下，对所述液相包覆颗粒进行第一加热处理，使所述液膜中的部分锂盐生成偏硅酸锂，得到预锂化颗粒；在含有二氧化碳的惰性气氛下，对所述预锂化颗粒进行第二加热处理，使所述预锂化颗粒中的所述锂盐生成碳酸锂，且部分所述偏硅酸锂生成硅酸锂，得到所述负极材料。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液相包覆包括：将所述含硅颗粒与所述锂盐溶液混合，并超声搅拌，得到分散液；将所述分散液进行水热反应，得到所述液相包覆颗粒；任选地，所述水热反应满足以下条件的至少一种：水热反应温度为200～400℃；水热反应时间为12～36小时。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，满足以下条件的至少一种：所述锂盐溶液中的溶剂包括水；所述锂盐溶液中的溶质与所述含硅颗粒的质量比为2～10:90～98，优选为3～5:95～97；所述惰性气氛包括氩气气氛；所述第一加热处理的温度为500～800摄氏度，优选为600～700摄氏度；所述第一加热处理的升温速度为5～10摄氏度/分钟；所述第一加热处理的恒温时间为2～6小时，优选2～4小时；所述含有二氧化碳的惰性气氛包括二氧化碳和氩气的混合气氛，优选所述二氧化碳的2CN111430677A权利要求书2/2页体积分数为5％；所述第二加热处理的温度为600～900℃；所述第二加热处理的升温速度为5～10摄氏度/分钟；所述第二加热处理的恒温时间为2～10h，优选2～4h。9.一种负极，其特征在于，包括权利要求1～5中任一项所述的负极材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1～5中任一项所述的负极材料或权利要求9所述的负极。3CN111430677A说明书1/9页负极材料及其制备方法、负极和锂离子电池技术领域[0001]本发明涉及电池技术领域，具体的，涉及负极材料及其制备方法、负极和锂离子电池。背景技术[0002]相关技术中，作为锂离子电池负极活性材料，硅的理论容量高达4212mAh/g，但其嵌锂过程中体积膨胀严重，作为负极活性材料使用时，会严重导致负极材料的粉化破碎，同时负极表面SEI膜也会随之破坏和重新生成，最终会导致极片的膨胀进一