【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、负极极片的锂离子传输迂曲度对其性能有着重要影响，传输迂曲度比较高时，离子传输内阻较大。当进行大倍率充电时，传输到负极侧的锂离子来不及扩散到负极内部，就会在负极极片表面产生聚集、析出，析锂严重时电池将发生内部短路，既降低了电池的使用寿命，又带来了严重的安全隐患。降低锂离子传输的迂曲度是提高电池大倍率充电性能的重要策略。
2、因此，如何降低负极极片的锂离子传输迂曲度，是亟需解决的难题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种负极材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的负极材料中，活性物质的表面上缠绕分布有一维快离子导体，能够有效降低负极极片的锂离子传输迂曲度。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种负极材料，所述负极材料包括活性物质，和缠绕分布在所述活性物质表面的一维快离子导体；所述一维快离子导体的长径比为50-200，例如可以是50、55、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、195或200等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
4、本专利技术提供的负极材料中，活性物质的表面上缠绕分布有一维快离子导体，由于快离子导体一维结构的限制，锂离子只能沿着一维方向传输，因此采用该负极材料制备负极极片时，能够有
5、本专利技术的一维快离子导体具有较高的长径比，一维快离子导体之间互相缠结，可以有效提高极片内聚力，从而能够避免体积变化或者热应力等对极片的影响，有助于提高电池的循环性能。同时，采用限定的长径比范围的一维快离子导体，能够让一维快离子导体均匀缠绕在活性物质表面，避免团聚现象，从而降低锂离子传输迂曲度，使电池实现快充快放。
6、本专利技术的一维快离子导体结构稳定，可以反复脱嵌锂，不会发生粉化破碎。且一维快离子导体质地较软，在电池组装过程中，不会发生脆性断裂，可保持结构完整。
7、优选地，所述活性物质包括石墨和/或硅碳材料。
8、优选地，所述石墨包括石墨一次颗粒和/或石墨二次颗粒。
9、优选地，所述活性物质的粒径范围为1-50μm，其中单颗活性物质的粒径例如可以是1μm、2μm、5μm、8μm、10μm、20μm、30μm、40μm或50μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
10、优选地，所述一维快离子导体的锂离子电导率≥10-5s/cm，例如可以是1×10-5s/cm、1.1×10-5s/cm、1.2×10-5s/cm、1.3×10-5s/cm、1.5×10-5s/cm、2×10-5s/cm、3×10-5s/cm、5×10-5s/cm、1×10-4s/cm、5×10-4s/cm、1×10-3s/cm、5×10-3s/cm或1×10-2s/cm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、本专利技术中，一维快离子导体嵌锂后具有较高的锂离子传输速率，锂离子电导率满足上述范围。
12、优选地，所述一维快离子导体的电子电导率>10-6s/cm，例如可以是10-5s/cm、10-4s/cm、10-3s/cm、10-2s/cm、10-1s/cm、1s/cm、10s/cm、102s/cm、103s/cm、104s/cm、105s/cm、106s/cm、107s/cm或108s/cm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为≥10-1s/cm。
13、本专利技术中，一维快离子导体可以导电子，也可以不导电子，均能实现降低锂离子传输迂曲度等目标。但采用导电子的一维快离子导体，即电子电导率>10-6s/cm的一维快离子导体可产生额外的效果：可减少负极极片中导电剂的使用，从而降低负极极片的电子传输迂曲度，并提高电池能量密度。进一步地，当一维快离子导体具有高电子电导率(≥10-1s/cm)时，效果更优，可进一步减少甚至取消负极极片中的导电剂，使得负极极片具有更低的电子传输迂曲度，能够有效提高电池的能量密度，同时负极极片的电子电导率较高，欧姆极化较小。
14、本专利技术中，当一维快离子导体的锂离子电导率和电子电导率满足上述保护范围时，利于传输锂离子和电子，从而有利于提升负极极片和电池的性能。
15、优选地，所述一维快离子导体的直径为20-100nm，例如可以是20nm、30nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述一维快离子导体的长度为3-10μm，例如可以是3μm、4μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm或10μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17、优选地，所述一维快离子导体包括无机纳米线。
18、优选地，所述无机纳米线包括非金属纳米线和/或含金属纳米线；所述含金属纳米线包括金属单质纳米线和/或金属氧化物纳米线。
19、优选地，所述非金属纳米线包括硅纳米线。
20、优选地，所述金属单质纳米线包括金纳米线、银纳米线、铝纳米线、镁纳米线、锗纳米线、锡纳米线、钛纳米线或镓纳米线中的任意一种或至少两种的组合，优选为银纳米线。
21、优选地，所述金属氧化物纳米线包括氧化锌纳米线。
22、优选地，以所述活性物质的质量为100％计，所述一维快离子导体的质量分数为0.1％-10％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.625％、0.7％、0.75％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23、本专利技术中，当一维快离子导体的质量分数满足上述保护范围时，一维快离子导体分散均匀，可尽量避免团聚现象。
24、第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述的负极材料的制备方法，所述制备方法包括：
25、将活性物质和含一维快离子导体的溶液进行脱泡混合，然后进行烘干，得到所述负极材料，其中，所述一维快离子导体的长径比为50-200。
26、本专利技术通过脱泡混合和烘干等步骤，即可使一维快离子导体缠绕分布在活性物质表面，该工艺方法简单，可有效降低制造成本。
27、优选地，所述含一维快离子导体的溶液中的溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括活性物质，和缠绕分布在所述活性物质表面的一维快离子导体；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述活性物质包括石墨和/或硅碳材料；
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述一维快离子导体的锂离子电导率≥10-5S/cm；
4.一种权利要求1-3任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含一维快离子导体的溶液中，一维快离子导体的浓度为0.001-10mg/mL；
6.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括集流体和设置于集流体至少一侧表面的活性层；
7.根据权利要求6所述的负极极片，其特征在于，所述活性层中还包括固态电解质和/或导电剂；
8.一种权利要求6或7所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述脱泡混合的原料还包括固态电解质和/或导电剂；
10.一种二次
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括活性物质，和缠绕分布在所述活性物质表面的一维快离子导体；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述活性物质包括石墨和/或硅碳材料；
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述一维快离子导体的锂离子电导率≥10-5s/cm；
4.一种权利要求1-3任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含一维快离子导体的溶液中，一维快离子导体的浓度为0.001-10mg/ml；
【专利技术属性】
技术研发人员：孙连平，邹玉刚，沈雪松，翟婧如，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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