本申請屬于二次電池，具體涉及一種負極材料、二次電池和用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、硅基電極材料因其具有相對較低的放電電位、理論比容量高(li15si4為3579mah/g)和儲量豐富而被認為是最有前途和競爭力的新興電極材料。然而，在鋰化/去鋰化過程中，硅基負極面臨反復(fù)的體積膨脹和收縮引起了不良的內(nèi)應(yīng)力，加劇了其固有的不良電子導(dǎo)電性，從而導(dǎo)致硅基負極體相和界面穩(wěn)定性問題。常見的硅基負極穩(wěn)定性問題如下：(1)硅顆粒發(fā)生嚴重粉化；(2)固體電解質(zhì)界面膜(sei膜)持續(xù)增長；(3)硅顆粒與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)、集流體失聯(lián)。這種失聯(lián)的硅顆粒和其sei膜持續(xù)消耗活性鋰問題，導(dǎo)致硅負極的容量和庫侖效率(ce)降低。因此，開發(fā)一種具有穩(wěn)定硅顆粒體相和界面的負極材料及其制備方法，對發(fā)展硅基電池至關(guān)重要。

2、開發(fā)功能化粘合劑來緩解硅基負極內(nèi)部應(yīng)力、減輕硅顆粒體積膨脹是領(lǐng)域內(nèi)常用的策略之一。但是，功能聚合物粘結(jié)劑與導(dǎo)電炭黑形成的導(dǎo)電框架結(jié)構(gòu)，在硅基負極長期循環(huán)中依然難以保持其穩(wěn)定和相互連接。因此，研究人員選擇具有高的內(nèi)在電子導(dǎo)電性的導(dǎo)電聚合物和低維碳材料，包括碳納米管(cnt)、氧化石墨烯(go)和過渡金屬碳化物(mxenes)等直接用作粘合劑，摒棄額外的導(dǎo)電劑來保持相互連接的電子/離子途徑。這種方式雖然能夠避免上述問題，但是這種導(dǎo)電粘結(jié)劑與硅顆粒之間的界面鍵合不好，會影響sei膜穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本申請要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的硅基負極材料與導(dǎo)電粘結(jié)劑之間的界面鍵合不好、sei膜不穩(wěn)定等缺陷，從而提供一種負極材料、二次電池和用電設(shè)備。

2、為此，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、根據(jù)本申請的一個方面，提供一種負極材料，包括：

4、硅基材料；

5、第一包覆層，設(shè)置在所述硅基材料的至少部分表面，所述第一包覆層包含ti3c2tx材料；

6、第二包覆層，設(shè)置在所述第一包覆層的至少部分表面，所述第二包覆層包含纖維素纖維和粘接劑。

7、在一些可選地實施方式中，所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸鋰、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚乙烯醇、海藻酸鹽類粘結(jié)劑、聚酰亞胺類粘結(jié)劑中的至少一種。

8、在一些可選地實施方式中，所述纖維素纖維為氧化纖維素纖維；

9、或者，所述纖維素纖維為纖維素納米纖維。

10、在一些可選地實施方式中，所述纖維素纖維為氧化纖維素納米纖維。

11、在一些可選地實施方式中，以所述負極材料的總質(zhì)量計，所述硅基材料占50％～83％。

12、在一些可選地實施方式中，所述第一包覆層的厚度為3～20nm，所述第二包覆層的厚度為5～30nm。

13、在一些可選地實施方式中，以所述負極材料的總質(zhì)量計，所述ti3c2tx材料占3.5％～29％。

14、在一些可選地實施方式中，以所述負極材料的總質(zhì)量計，所述纖維素纖維占3.5％～29％，所述粘接劑占6.5％～14.5％。

15、在一些可選地實施方式中，所述纖維素纖維與粘接劑之間的質(zhì)量比為0.5～2：1。

16、根據(jù)本申請的又一方面，提供一種二次電池，包括負極極片，所述負極極片包括上述的負極材料。

17、根據(jù)本申請的又一方面，提供一種用電設(shè)備，包括上述的二次電池。

18、本申請技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：

19、本申請?zhí)峁┑呢摌O材料，包括：硅基材料；第一包覆層，設(shè)置在所述硅基材料的至少部分表面，所述第一包覆層包含ti3c2tx材料；第二包覆層，設(shè)置在所述第一包覆層的至少部分表面，所述第二包覆層包含纖維素纖維和粘接劑。本申請設(shè)計了一種具有梯度-分級有序?qū)щ娋W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的負極材料，該結(jié)構(gòu)由二維納米片ti3c2tx材料和一維纖維素纖維以及粘結(jié)劑大分子組成，用于穩(wěn)定硅基材料的體相和固體電解質(zhì)界面膜，提高負極材料的電性能。具體地，采用二維納米片ti3c2tx材料與硅基材料表面首先建立強相互作用，緊密包覆硅基材料，形成第一殼層的保護層，該層具有優(yōu)異的電子導(dǎo)電性，不僅可以提供快速的電子傳輸路徑，同時與硅基材料表面具有較強的相互作用，有助于抑制硅基材料的體相粉碎，此外，ti3c2tx材料還可以促進富含lif的sei膜形成，提高了sei膜的機械強度；采用一維纖維素纖維和粘結(jié)劑大分子作為結(jié)構(gòu)增強劑，在硅基材料外面形成第二殼層，增強了硅基材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使硅基材料與導(dǎo)電劑、粘接劑之間維持緊密連通的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，有助于抑制硅基材料粒子的體相粉碎。

技術(shù)特征：

1.一種負極材料，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸鋰、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚乙烯醇、海藻酸鹽類粘結(jié)劑、聚酰亞胺類粘結(jié)劑中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述纖維素纖維為氧化纖維素纖維；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負極材料，其特征在于，所述纖維素纖維為氧化纖維素納米纖維。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項所述的負極材料，其特征在于，以所述負極材料的總質(zhì)量計，所述硅基材料占50％～83％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項所述的負極材料，其特征在于，所述第一包覆層的厚度為3～20nm，所述第二包覆層的厚度為5～30nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負極材料，其特征在于，以所述負極材料的總質(zhì)量計，所述ti3c2tx材料占3.5％～29％。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的負極材料，其特征在于，以所述負極材料的總質(zhì)量計，所述纖維素纖維占3.5％～29％，所述粘接劑占6.5％～14.5％。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的負極材料，其特征在于，所述纖維素纖維與粘接劑之間的質(zhì)量比為0.5～2：1。

10.一種二次電池，其特征在于，包括負極極片，所述負極極片包括權(quán)利要求1～9任一項所述的負極材料。

11.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求10所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負極材料、二次電池和用電設(shè)備。本申請?zhí)峁┑呢摌O材料，包括：硅基材料；第一包覆層，設(shè)置在所述硅基材料的至少部分表面，所述第一包覆層包含Ti3C2Tx材料；第二包覆層，設(shè)置在所述第一包覆層的至少部分表面，所述第二包覆層包含纖維素纖維和粘接劑。本申請設(shè)計了一種具有梯度?分級有序?qū)щ娋W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的負極材料，該結(jié)構(gòu)由二維納米片Ti3C2Tx材料和一維纖維素纖維以及粘結(jié)劑大分子組成，用于穩(wěn)定硅基材料的體相和固體電解質(zhì)界面膜，提高負極材料的電性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李永鵬
受保護的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6