负极材料及包含其的电化学装置和电子装置制造方法及图纸

本申请涉及负极材料及包含其的电化学装置和电子装置。本申请的负极材料包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中所述石墨颗粒的平均球形度为A，所述硅基颗粒的平均球形度为B，A和B满足：0＜B

【技术实现步骤摘要】
负极材料及包含其的电化学装置和电子装置
[0001]本申请是申请日为2019年11月28日、申请号为201911194865.5、专利技术名称为“负极材料及包含其的电化学装置和电子装置”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本申请涉及储能领域，具体涉及一种负极材料及包含其的电化学装置和电子装置，特别是锂离子电池。

技术介绍

[0003]随着消费电子类的产品如笔记本电脑、手机、平板电脑、移动电源和无人机等的普及，对其中的电化学装置的要求越来越严格。例如，不仅要求电池轻便，而且还要求电池拥有高容量和较长的工作寿命。锂离子电池凭借其具有能量密度高、安全性高、无记忆效应和工作寿命长等突出的优点已经在市场上占据主流地位。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种负极材料，以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。本申请实施例还提供了使用该负极的电化学装置以及电子装置。
[0005]在一个实施例中，本申请提供了一种负极材料，其包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中所述石墨颗粒的平均球形度为A，所述硅基颗粒的平均球形度为B，A和B满足：约0＜B
‑
A≤约0.3。
[0006]在另一个实施例中，本申请提供一种负极，其包括根据本申请的实施例所述的负极材料。
[0007]在另一个实施例中，本申请提供一种电化学装置，其包括根据本申请的实施例所述的负极。
[0008]在另一个实施例中，本申请提供一种电子装置，其包括根据本申请的实施例所述的电化学装置。
[0009]本申请从硅基材料和石墨材料之间的合理匹配出发，通过限定硅基颗粒和石墨颗粒的球形度，显著改善电池的循环性能和变形率。
[0010]本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述和显示，或是经由本申请实施例的实施而阐释。
附图说明
[0011]在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。
[0012]图1A示出了实施例1中硅氧化物SiO
x
的扫描式电子显微镜(SEM)图片；图1B示出了
实施例1中石墨颗粒的SEM图片；图1C示出了实施例1中负极的一部分截面的SEM图片。
[0013]图2A示出了实施例1中硅氧化物SiO
x
的粒径分布曲线；且图2B示出了实施例1中石墨的粒径分布曲线。
[0014]图3A为实施例1和对比例1中锂离子电池的循环衰减曲线；图3B为实施例1和对比例1的电池变形曲线；图3C为实施例10中负极活性材料的X射线衍射(XRD)图；且图3D为对比例4中负极活性材料的的X射线衍射图。
[0015]图4示出了本申请一个实施例的负极活性材料的结构示意图。
[0016]图5示出了本申请另一个实施例的负极活性材料的结构示意图。
具体实施方式
[0017]本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
[0018]如本申请中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的
±
10％的变化范围，例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％、或小于或等于
±
0.05％。
[0019]在本申请中，Dv50为负极活性材料累计体积百分数达到50％时所对应的粒径，单位为μm。
[0020]在本申请中，Dn10为负极活性材料累计数量百分数达到10％时所对应的粒径，单位为μm。
[0021]在本申请中，硅复合物包含硅单质、硅化合物、硅单质与硅化合物的混合物或不同硅化物的混合物。
[0022]在本申请中，球形度是指颗粒最短直径与最长直径的比值。
[0023]在本申请中，“负极克容量”是指用于制备负极的负极活性材料的克容量。例如，本申请实施例的负极活性材料为石墨和硅基负极活性材料的混合物，则“负极克容量”是指该混合物的克容量。
[0024]另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
[0025]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者”、“中的一个”、“中的一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目中的任一者。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的一者”意味着仅A或仅B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的一者”意味着仅A；仅B；或仅C。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0026]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；
A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0027]一、负极材料
[0028]本申请实施例提供了一种负极材料，其包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中所述石墨颗粒的平均球形度为A，所述硅基颗粒的平均球形度为B，A和B满足：约0.1≤B
‑
A≤约0.3。
[0029]在一些实施例中，B
‑
A的值为约0.1、约0.15、约0.18、约0.20、约0.22、约0.25或约0.28。
[0030]在一些实施例中，所述硅基颗粒的平均球形度为约0.8
‑
1.0。在一些实施例中，所述硅基颗粒的平均球形度为约0.85、约0.88、约0.90、约0.92或约0.95。
[0031]在一些实施例中，球形度低于约0.8的硅基颗粒数占硅基颗粒总数量的百分比小于或等于约10％。在一些实施例中，球形度低于约0.8的硅基颗粒数占硅基颗粒总数量的百分比小于或等于约9％、约8％、约7％、约6％、约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其包括硅基颗粒和石墨颗粒，其中所述石墨颗粒的平均球形度为A，所述硅基颗粒的平均球形度为B，A和B满足：0＜B
‑
A≤0.3，所述球形度是指颗粒最短直径与最长直径的比值，其中所述硅基颗粒包括硅复合物基体，所述硅复合物基体包括纳米Si晶粒，所述纳米Si晶粒的尺寸为小于或等于100nm。2.根据权利要求1所述的负极材料，其中所述硅基颗粒在X射线衍射图案中2θ归属于28.0
°‑
29.0
°
范围内最高强度数值为I2，归属于20.5
°‑
21.5
°
范围内最高强度数值为I1，其中0<I2/I1≤1。3.根据权利要求1所述的负极材料，其中所述硅基颗粒的粒径分布满足：0.3≤Dn10/Dv50≤0.6。4.根据权利要求1所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括氧化物MeO
y
层，所述氧化物MeO
y
层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5
‑
3；且其中所述氧化物MeO
y
层包含碳材料。5.根据权利要求1所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。6.根据权利要求2所述的负极材料，其中所述硅基颗粒的粒径分布满足：0.3≤Dn10/Dv50≤0.6。7.根据权利要求2所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括氧化物MeO
y
层，所述氧化物MeO
y
层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5
‑
3；且其中所述氧化物MeO
y
层包含碳材料。8.根据权利要求2所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。9.根据权利要求3所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括氧化物MeO
y
层，所述氧化物MeO
y
层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5
‑
3；且其中所述氧化物MeO
y
层包含碳材料。10.根据权利要求3所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。11.根据权利要求4所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeO
y
层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。12.根据权利要求6所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括氧化物MeO
y
层，所述氧化物MeO
y
层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中的至少一种，其中y为0.5
‑
3；且其中所述氧化物MeO
y
层包含碳材料。13.根据权利要求6所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述硅复合物基体的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。14.根据权利要求9所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeO
y
层的至少一部分，并且所述聚合物层包含碳材料。15.根据权利要求12所述的负极材料，其中所述硅基颗粒进一步包括聚合物层，所述聚合物层包覆所述氧化物MeO
y
层的至少一部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖群超，崔航，谢远森，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：