一种负极材料及其制备方法和包括该负极材料的锂离子电池.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CN113594436A(43)申请公布日2021.11.02(21)申请号202110830371.2H01M4/62(2006.01)(22)申请日2021.07.22H01M10/0525(2010.01)C01B32/05(2017.01)(71)申请人珠海冠宇电池股份有限公司C01B32/15(2017.01)地址519180广东省珠海市斗门区井岸镇C01B33/02(2006.01)珠峰大道209号C01B33/18(2006.01)申请人武汉大学(72)发明人范洪生艾新平汪辉薛佳宸李素丽(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代理人刘元霞谢怡婷(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/48(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种负极材料及其制备方法和包括该负极材料的锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种负极材料及其制备方法和包括该负极材料的锂离子电池。所述的负极材料包含硅基材料和包覆在此硅基材料表面的包覆物。所述的包覆物由含丰富平面共轭键的聚合物经过热解后获得。所述包覆物保留了部分聚合物结构，且碳原子有序程度较高。所述负极材料表面Si的未配对电子得到保留，且Si的悬空键与包覆物的共轭π键之间具有强的相互作用。这些特征使所述负极材料具有高度稳定的界面结构，包括该负极材料的锂离子电池具有循环库伦效率高、容量保持率衰减慢、厚度膨胀率小等优点。CN113594436ACN113594436A权利要求书1/1页1.一种负极材料，所述负极材料包括硅基材料和包覆在所述硅基材料外表面的包覆物，所述包覆物包括碳材料和聚合物，所述聚合物包括芳香族聚合物。2.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述碳材料由所述芳香族聚合物热解得到。3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其中，所述负极材料的拉曼光谱在拉曼位移为‑1‑11336‑1346cm区域内含有强度为I1的特征峰、1593‑1603cm区域内含有强度为I2的特征峰，且0.5≤I1/I2≤1.0。4.根据权利要求1‑3任一项所述的负极材料，其中，所述芳香族聚合物选自芳香环化合物的均聚物或共聚物；所述均聚物选自聚萘、聚联苯、聚蒽、聚菲、聚苝和聚芘中的一种或几种；所述共聚物是两种以上芳香环化合物的共聚物、或者是至少一种芳香环化合物与其他单体的共聚物，所述其他单体选自烯烃类单体、丙烯酸(酯)类单体。5.根据权利要求1‑4任一项所述的负极材料，其中，所述包覆物包括所述聚合物经热解后形成的碳材料，所述包覆物还包括所述聚合物经热解后未转化成碳材料的聚合物；其中，所述热解的条件是先以1～5℃/min的升温速率，升温到200～300℃，保持1～5h，再以1～5℃/min的升温速率，升温到500～900℃，保持1～5h；和/或，所述包覆物的厚度为3～200nm。6.根据权利要求1‑5任一项所述的负极材料，其中，所述负极材料的BET比表面积为1～210m/g；和/或，所述负极材料的Dv50为0.1～10μm。7.根据权利要求1‑6任一项所述的负极材料，其中，所述负极材料包括Si元素和C元素；优选地，所述Si元素的质量占所述负极材料总质量的50％～98％，所述C元素的质量占所述负极材料总质量的2％～20％。优选地，所述负极材料还包括O元素和金属元素，所述金属元素选自Li、Fe、Co、Ni、Cu、Ca、Mg、Al、Zn、Ag、Ge中的一种或几种；优选地，所述O元素的质量占所述负极材料总质量的0％～40％；所述金属元素的质量占所述负极材料总质量的0％～30％。8.根据权利要求1‑7任一项所述的负极材料，其中，所述负极材料的红外光谱在波数为2844‑2854cm‑1、2913‑2923cm‑1区域内均有特征吸收峰；和/或，所述负极材料的X射线光电子能谱(XPS)在结合能为99.3～99.7eV范围内有特征峰；和/或，所述负极材料在电子顺磁共振(EPR)测试中具有共振信号，且g因子在2.003～2.006范围内。9.根据权利要求1‑8任一项所述的负极材料，其中，所述硅基材料选自纯硅、硅氧化合物、金属‑硅合金中的一种或几种；所述硅氧化合物选自SiOx(0.8<x<1.2)、Li‑SiOx(0.8<x<1.2)、Mg‑SiOx(0.8<x<1.2)中的一种或几种；所述金属‑硅合金选自FeSi、CoSi、NiSi、CuSi、CaSi、MgSi、AlSi、ZnSi、AgSi、GeSi中的一种或几种。10.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括权利要求1‑9任一项所述的负极材料。2CN113594436A说明书1/8页一种负极材料及其