本申請(qǐng)涉及負(fù)極材料領(lǐng)域。本申請(qǐng)涉及一種負(fù)極材料及二次電池。

背景技術(shù)：

1、近年來，鋰離子電池在電動(dòng)汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，原因在于其具有高能量密度、出色的輸出功率、長久的循環(huán)壽命以及對(duì)環(huán)境的低污染性。為了進(jìn)一步提升鋰離子電池的能量密度，負(fù)極材料的研究和開發(fā)特別是硅負(fù)極材料的研究和開發(fā)變得尤為重要。然而，硅負(fù)極材料在脫嵌鋰的過程中會(huì)經(jīng)歷顯著的體積膨脹(超過300％)，這可能導(dǎo)致在充放電過程中硅負(fù)極材料容易粉化并從集流體上脫落。這種情況會(huì)破壞活性物質(zhì)與集流體之間的電接觸，進(jìn)而造成電化學(xué)性能下降、容量衰減和循環(huán)穩(wěn)定性減弱，從而難以將其進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用。為了解決硅負(fù)極材料上述導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性不佳的問題，研究者們嘗試使用碳基材料包覆硅基材料的方法。然后，現(xiàn)有的碳包覆制備工藝相當(dāng)復(fù)雜，并且，單純的碳包覆并不能有效地提升硅碳負(fù)極材料的電化學(xué)性能。

2、因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中硅體積膨脹大、循環(huán)性能差以及導(dǎo)電性差等問題，當(dāng)前急需開發(fā)一種具備良好導(dǎo)電性以及長循環(huán)壽命的硅碳負(fù)極材料，以滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了至少解決如上所提到的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，本申請(qǐng)?jiān)诙鄠€(gè)方面中提出了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的方案。

2、在第一方面中，本申請(qǐng)涉及一種負(fù)極材料，所述負(fù)極材料包括硅碳材料，硅碳材料包括硅基材料和碳基材料，至少部分所述碳基材料分布在所述硅基材料內(nèi)；

3、采用拉曼光譜對(duì)所述負(fù)極材料進(jìn)行測(cè)試，所述負(fù)極材料在515±10cm－1處具有第一特征峰，所述第一特征峰的峰強(qiáng)度為m1；所述負(fù)極材料在在305±10cm－1處具有第二特征峰，所述第二特征峰的峰強(qiáng)度為m2；所述負(fù)極材料在在925±10cm－1處具有第三特征峰，所述第三特征峰的峰強(qiáng)度為m3，定義q為硅基材料的氧保護(hù)度，所述負(fù)極材料的q與m1、m2、m3之間存在以下關(guān)系：q＝m1/m2+m1/m3，1.5≤q≤4.5且m2＞m3。

4、在一些實(shí)施例中，所述碳基材料包括人造石墨、天然石墨、無定形碳、活性炭、中間相碳微珠、碳納米管、碳納米纖維和石墨烯中的至少一種。

5、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料還包括包覆層，所述包覆層設(shè)于所述硅碳材料的至少部分表面，所述包覆層的保護(hù)強(qiáng)度h≥85％。

6、在一些實(shí)施例中，所述包覆層滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

7、a.所述包覆層包括碳材料、金屬氧化物、氮化物中的至少一種；

8、b.所述包覆層的厚度為0.1nm～100nm。

9、在一些實(shí)施例中，至少部分所述碳基材料分布在所述硅基材料表面并形成所述包覆層。

10、在一些實(shí)施例中，所述硅基材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

11、a.所述硅基材料包括一次顆粒，所述一次顆粒的平均粒徑為1nm－20nm；

12、b.所述硅基材料包括一次顆粒，所述一次顆粒包括硅晶粒，所述硅晶粒的平均尺寸為0.5nm－10nm。

13、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

14、a.所述負(fù)極材料具有孔，負(fù)極材料的孔的平均孔徑為0.5nm－50nm；

15、b.所述負(fù)極材料具有孔，所述負(fù)極材料的孔隙率0.5％－15％。

16、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

17、a.所述負(fù)極材料的中值粒徑為0.2μm－18μm；

18、b.所述負(fù)極材料的比表面積為0.8m2/g－25m2/g；

19、c.所述負(fù)極材料的粉體壓實(shí)密度為0.8g/cm3－1.5g/cm3；

20、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

21、a.以質(zhì)量百分比計(jì)算，基于所述負(fù)極材料的質(zhì)量，所述負(fù)極材料中的碳元素的質(zhì)量含量為15％－65％；

22、b.以質(zhì)量百分比計(jì)算，基于所述負(fù)極材料的質(zhì)量，所述負(fù)極材料中氧元素的質(zhì)量含量≤10％。

23、在第二方面中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N二次電池，其包括第一方面所述的負(fù)極材料。

24、本申請(qǐng)的第二方面所提供的二次電池具有高容量、高首效、長循環(huán)壽命、優(yōu)異倍率性能以及低膨脹等優(yōu)點(diǎn)。

25、本申請(qǐng)的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下面的說明書中部分闡明。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料包括硅碳材料，所述硅碳材料包括硅基材料和碳基材料，至少部分所述碳基材料分布在所述硅基材料內(nèi)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述碳基材料包括人造石墨、天然石墨、無定形碳、活性炭、中間相碳微珠、碳納米管、碳納米纖維和石墨烯中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料還包括包覆層，所述包覆層設(shè)于所述硅碳材料的至少部分表面，所述包覆層的保護(hù)強(qiáng)度h≥85％。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述包覆層滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述硅基材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)極材料，其特征在于，至少部分所述碳基材料分布在所述硅基材料表面并形成所述包覆層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料滿足以下條件中的至少一項(xiàng)：

10.一種二次電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求1－9中任一項(xiàng)所述的負(fù)極材料。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種負(fù)極材料及二次電池。所述負(fù)極材料包括硅碳材料，硅碳材料包括硅基材料和碳基材料，至少部分所述碳基材料分布在所述硅基材料內(nèi)；采用拉曼光譜對(duì)所述負(fù)極材料進(jìn)行測(cè)試，所述負(fù)極材料在515±10cm<supgt;?1</supgt;處具有第一特征峰，所述第一特征峰的峰強(qiáng)度為M1；在305±10cm<supgt;?1</supgt;處具有第二特征峰，所述第二特征峰的峰強(qiáng)度為M2；在925±10cm<supgt;?1</supgt;處具有第三特征峰，所述第三特征峰的峰強(qiáng)度為M3，定義Q為硅基材料的氧保護(hù)度，Q與M1、M2、M3之間存在以下關(guān)系：Q＝M1/M2+M1/M3，1.5≤Q≤4.5且M2＞M3?？刂曝?fù)極材料的硅基材料的氧保護(hù)度Q值在1.5?4.5之間，既可以減少負(fù)極材料與電解質(zhì)之間副反應(yīng)的發(fā)生，又可以使硅基材料表面上形成適量的氧化物，緩解硅基材料的體積膨脹。

技術(shù)研發(fā)人員：安威力,何鵬,肖稱茂,郭鍔明,肖冉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貝特瑞新材料集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9