一种复合负极材料、负极片和锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种复合负极材料、负极片和锂离子电池，包括硅基材料和石墨；所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值为1～6；所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值为2～4。相比于现有技术，本发明专利技术提供的复合负极材料，对硅基材料与石墨进行适配性限定，分别限定D50和D10的比值，如此可保证在嵌锂和脱锂时，不会出现因硅基材料与石墨颗粒的适配性差而导致硅基材料脱离石墨或石墨无法为硅基材料的膨胀留下缓冲空间的问题。法为硅基材料的膨胀留下缓冲空间的问题。法为硅基材料的膨胀留下缓冲空间的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合负极材料、负极片和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种复合负极材料、负极片和锂离子电池。

技术介绍

[0002]负极材料是锂离子电池的非常重要组成部分，其直接影响到锂离子电池的能量密度与电化学性能。优异的负极材料可以提高锂离子电池的可逆容量、循环性能、倍率性能；反之则会造成锂离子性能的衰减，甚至无法工作。
[0003]常规的负极材料一般为石墨，但其容量有限，而氧化亚硅材料的容量为1000
‑
1700mAh/g，将氧化亚硅用做电池负极活性材料已成为提升能量密度的一种有效方式。但如单纯以氧化亚硅用做负极活性材料，氧化亚硅在电池满充时体积膨胀可达180％，而石墨满充时体积膨胀只有20～40％，因此，业内会采用石墨与氧化亚硅混合的方式来减小氧化亚硅因体积效应带来的负面影响，两者混合后的负极材料在满充时膨胀为40～70％。
[0004]目前石墨与氧化亚硅的混合状况为：在石墨中混入0～60％的氧化亚硅组成氧化亚硅/石墨负极材料，其中，氧化亚硅的颗粒尺寸D50为2
‑
8um，石墨的颗粒尺寸D50为6
‑
20um，但该范围通常为任意选择，没有其他适配性限定，如此则会导致以下问题：1)当氧化亚硅颗粒小，而复合石墨粒径较大时，在制成极片进行嵌锂时，因石墨颗粒间空隙较大，致使氧化亚硅颗粒与石墨接触较差，进而对电导网络与离子迁移造成不良影响，从而不利于电池充放电大倍率容量发挥与循环稳定性；2)当氧化亚硅颗粒较大，而石墨复合颗粒较小时，则石墨会失去限制氧化亚硅膨胀的作用，从而氧化亚硅在脱嵌锂过程中因体积效应而粉化失效，缩短循环寿命。
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于：提供一种复合负极材料，解决目前硅基材料与石墨适配性差，而无法组成性能优异的负极材料的问题，本专利技术提供的复合负极材料有效减小了氧化亚硅体积效应的负面影响，使得电池具有较好的倍率性能和循环性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种复合负极材料，包括硅基材料和石墨；
[0009]所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值为1～6；
[0010]所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值为2～4。
[0011]优选的，所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值为2～4。
[0012]优选的，所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值为2.2～3.6。
[0013]优选的，所述硅基材料的粒径集中度N为0～2，其中，所述硅基材料的粒径集中度N＝(所述硅基材料的粒径D90与所述硅基材料的粒径D10之差)
÷
所述硅基材料的粒径D50。
[0014]优选的，所述硅基材料的粒径集中度N为0.5～1.5。
[0015]优选的，所述石墨的粒径D50为8～35μm；所述硅基材料的粒径D50为2～8μm。
[0016]优选的，所述石墨的粒径D10为4～12μm；所述硅基材料的粒径D10为1～4μm。
[0017]优选的，所述石墨的比表面积为0.8～2.5m2/g；所述硅基材料的比表面积为1～4m2/g。
[0018]优选的，所述硅基材料的质量为复合负极材料质量的0.01～80％。
[0019]优选的，所述硅基材料为SiO
x
、含碳SiO
x
、含锂SiO
x
、含镁SiO
x
中的至少一种，0<x<2；其中，所述含锂SiO
x
中锂的质量占比为0～15％；所述含镁SiO
x
中镁的质量占比为0～15％。
[0020]优选的，所述石墨为人造石墨、天然石墨、改性石墨、软碳、硬碳中的一种或几种。
[0021]优选的，该复合负极材料还包括碳包覆剂，所述碳包覆剂包覆于所述硅基材料和石墨组成的材料表面。
[0022]本专利技术的目的之二在于，提供一种负极片，包括上述任一项所述的复合负极材料。
[0023]本专利技术的目的之三在于，提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片的隔膜，所述负极片为上述所述的负极片。
[0024]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0025]1)本专利技术提供的复合负极材料，对硅基材料与石墨进行适配性限定，分别限定D50和D10的比值，如此可保证在嵌锂和脱锂时，不会出现因硅基材料与石墨颗粒的适配性差而导致硅基材料脱离石墨或石墨无法为硅基材料的膨胀留下缓冲空间的问题。
[0026]2)其中，同时调控粒径D50和D10的含量比，可以避免因大量的小粒径硅基材料易与石墨分离而导致的容量衰减问题，还可以避免因存在大量小粒径石墨而无法为硅基材料预留充足的膨胀空间问题。
[0027]3)此外，本专利技术还对硅基材料的粒径集中度N进行进一步的调控，可以让粒径更加集中，避免过多的细粉与电解液接触发生副反应而带来影响，从而改善了电池的长期循环寿命和倍率性能。
附图说明
[0028]图1为本专利技术硅基材料与石墨的粒径计算比示意图。
具体实施方式
[0029]如本文中使用，石墨的粒径D10指的是小于此粒径的石墨颗粒占复合负极材料颗粒的10％；石墨的粒径D50指的是小于此粒径的石墨颗粒占复合负极材料颗粒的50％。
[0030]如本文中使用，硅基材料的粒径D10指的是小于此粒径的硅基材料颗粒占复合负极材料颗粒的10％；硅基材料的粒径D50指的是小于此粒径的硅基材料颗粒占复合负极材料颗粒的50％；硅基材料的粒径D90指的是小于此粒径的硅基材料颗粒占复合负极材料颗粒的90％。
[0031]其中，石墨和硅基材料的D10、D50以及硅基材料的D90可以用本领域公知的方法进行测定，例如用激光粒度分析仪测定。
[0032]本专利技术第一方面提供一种复合负极材料，包括硅基材料和石墨；所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值为1～6；所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值为2～4。可如图1所示。
[0033]具体的，所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值可为1～2、2～3、3～4、4～5、5～6；进一步优选的，所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值为2～3、3～4。优先对石墨和硅基材料的中值粒径进行限定，从一定程度上避免两者的粒径出现大量过大过小的情形，提高石墨与硅基材料颗粒之间的适配性。
[0034]具体的，所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值可为2～2.2、2.2～2.5、2.5～2.8、2.8～3、3～3.2、3.2～3.6、3.6～4；进一步优选的，所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值为2.2～2.5、2.5～2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合负极材料，其特征在于，包括硅基材料和石墨；所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值为1～6；所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值为2～4。2.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，所述石墨的粒径D50与所述硅基材料的粒径D50的比值为2～4。3.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，所述石墨的粒径D10与所述硅基材料的粒径D10的比值为2.2～3.6。4.根据权利要求1～3任一项所述的复合负极材料，其特征在于，所述硅基材料的粒径集中度N为0～2，其中，所述硅基材料的粒径集中度N＝(所述硅基材料的粒径D90与所述硅基材料的粒径D10之差)
÷
所述硅基材料的粒径D50。5.根据权利要求4所述的复合负极材料，其特征在于，所述硅基材料的粒径集中度N为0.5～1.5。6.根据权利要求1或2所述的复合负极材料，其特征在于，所述石墨的粒径D50为8～35μm；所述硅基材料的粒径D50为2～8μm。7.根据权利要求1或3所述的复合负极材料，其特征在于，所述石墨的粒径D10为4～12μm；所述硅基材料的粒径D10为1～4μm。8.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，所述石墨的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐文，张传健，江柯成，张浩，刘娇，陈景新，
申请(专利权)人：江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司江苏塔菲尔动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：