負極材料及其制備方法、負極極片和電池與流程

本發明涉及電池，特別是涉及一種負極材料及其制備方法、負極極片和電池。

背景技術：

1、對于二次電池，為了獲得更高的能量密度，需要具有高比容量的負極材料與之匹配，石墨作為目前廣泛應用的負極材料，其實際比容量在372mah/g之下，目前難以滿足對二次電池的更高能量密度的要求。

2、近年來，硒化物負極材料受到廣泛關注，與傳統負極材料相比，硒化物材料的形貌具有較好的可塑性和可控性、且具有較高的熱穩定性和電導率，特別是過渡金屬硒化物，具有的高的理論容量、較低的電位等優點，在電化學領域的應用有很大的潛力。

3、但是，在電池充放電反應過程中，硒化物負極材料會發生嚴重的體積變化，容易造成電極粉化，使得電池的性能顯著降低。

技術實現思路

1、有鑒于此，本申請實施例為解決背景技術中存在的至少一個問題而提供一種負極材料及其制備方法、負極極片和電池。

2、第一方面，本申請實施例提供了一種負極材料，包括內核和依次包覆于所述內核表面的第一包覆層和第二包覆層，其中，所述內核的材料包括硒化物，所述第一包覆層的材料包括氧化鋯，所述第二包覆層的材料包括lialo2。

3、結合本申請的第一方面，在一可選實施方式中，所述內核的材料包括硒化鈷、二硒化鈷、硒化鎳、二硒化鎳、硒化錳、硒化亞鐵、二硒化鐵、四硒化三鐵中的至少一種；和/或，所述內核的粒徑尺寸為9μm~11μm。

4、結合本申請的第一方面，在一可選實施方式中，所述第一包覆層的厚度為40nm~60nm；和/或，所述第二包覆層的厚度為15nm~25nm。

5、第二方面，本申請實施例提供了一種負極材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

6、s1：將硒化物粉末分散于第一溶劑中，加入氧化鋯粉末，進行球磨，在所述硒化物粉末的表面形成氧化鋯包覆層，得到第一包覆硒化物材料；

7、s2：將所述第一包覆硒化物材料分散于甲酸銨緩沖溶液中，加入鋁源，攪拌進行化學反應，經離心、清洗和干燥后，在所述第一包覆硒化物材料表面形成氧化鋁包覆層，得到第二包覆硒化物材料；

8、s3：將所述第二包覆硒化物材料與一水合氫氧化鋰混合均勻，進行熱處理，使得所述氧化鋁包覆層形成為包覆于所述氧化鋯包覆層表面的lialo2包覆層，得到所述負極材料。

9、結合本申請的第二方面，在一可選實施方式中，步驟s1滿足如下特征（1）~（6）中的至少一者：

10、（1）所述硒化物粉末包括硒化鈷、二硒化鈷、硒化鎳、二硒化鎳、硒化錳、硒化亞鐵、二硒化鐵、四硒化三鐵中的至少一種；

11、（2）所述第一溶劑包括乙醇、乙二醇、苯甲醇、異丙醇、丙醇、甲醇中的至少一種；

12、（3）所述氧化鋯粉末的粒徑尺寸為10nm~20nm；

13、（4）所述硒化物粉末與所述氧化鋯粉末的質量比為1：（3~8）；

14、（5）所述球磨的轉速為800r/min~1100r/min；

15、（6）所述球磨的時間為0.5h~1.5h。

16、結合本申請的第二方面，在一可選實施方式中，步驟s2滿足如下特征（1）~（7）中的至少一者：

17、（1）所述甲酸銨緩沖溶液的摩爾濃度為0.2mol/l-0.3mol/l；

18、（2）所述鋁源包括硫酸鋁、六水合氯化鋁、九水合硝酸鋁、醋酸鋁、檸檬酸鋁中的至少一種；

19、（3）所述第一包覆硒化物材料與所述鋁源的質量比為2：（3~7）；

20、（4）所述化學反應的溫度為65℃~75℃；

21、（5）所述化學反應的時間為0.8h~1.1h；

22、（6）所述干燥的溫度為60℃~80℃；

23、（7）所述干燥的時間為4h~6h。

24、結合本申請的第二方面，在一可選實施方式中，步驟s3滿足如下特征（1）~（6）中的至少一者：

25、（1）所述第二包覆硒化物材料與所述一水合氫氧化鋰的質量比為1：（3~5）；

26、（2）所述熱處理的溫度為550℃~750℃；

27、（3）所述熱處理的保溫時間為2.8h~3.2h；

28、（4）所述熱處理的升溫速率為4.7℃/min~5.3℃/min；

29、（5）所述lialo2包覆層的厚度為15nm~25nm；

30、（6）所述氧化鋯包覆層的厚度為40nm~60nm。

31、第三方面，本申請實施例提供了一種負極極片，所述負極極片包括如第一方面所述的負極材料或包括如第二方面所述的制備方法制備得到的負極材料。

32、結合本申請的第三方面，在一可選實施方式中，所述負極極片還包括導電劑和粘結劑，其中所述負極材料、所述導電劑和所述粘結劑的質量比為（94~98）：（0.5~1.5）：（0.5~5.5）。

33、第四方面，本申請實施例提供了一種電池，包括如第三方面所述的負極極片。

34、與現有技術相比，本申請實施例具有以下有益效果：

35、本申請實施例所提供的負極材料及其制備方法、負極極片和電池，負極材料包括內核和依次包覆于內核表面的第一包覆層和第二包覆層，其中，內核的材料包括硒化物，第一包覆層的材料包括氧化鋯，第二包覆層的材料包括lialo2。一方面，第一包覆層包括導電性好、熱穩定性高且結構強度高的氧化鋯，可提高負極材料的導電性，氧化鋯同時能夠強化內核晶格結構的穩定性，抑制晶格氧的釋放，減少負極材料與電解液的放熱反應，避免局部熱積累，從而減小電池在高溫環境下的極化和衰減，因此可以有效降低電池的dcr（directive?current?resistance，直流內阻），提高電池的穩定性和功率性能以及循環性能。另一方面，第二包覆層包括lialo2，lialo2可以作為人工sei（solid?electrolyteinterface，固體電解質界面）膜，其組分均一、結構穩定、電化學性能優異，有利于活性離子的均勻擴散，能有效束縛內核中硒化鈷的膨脹，且能阻止電解液在負極表面還原形成sei膜，減少了電解液的副反應，從而可提高負極材料的首次庫倫效率和循環性能。如此，通過在內核表面依次包覆第一包覆層和第二包覆層，可使得采用負極材料制成的電池具有較低的dcr以及較高的首次庫倫效率和循環性能。

36、本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術特征：

1.一種負極材料，其特征在于，包括內核和依次包覆于所述內核表面的第一包覆層和第二包覆層，其中，所述內核的材料包括硒化物，所述第一包覆層的材料包括氧化鋯，所述第二包覆層的材料包括lialo2。

2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，

3.根據權利要求1或2所述的負極材料，其特征在于，

4.一種負極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

5.根據權利要求4所述的負極材料的制備方法，其特征在于，步驟s1滿足如下特征（1）~（6）中的至少一者：

6.根據權利要求4所述的負極材料的制備方法，其特征在于，步驟s2滿足如下特征（1）~（7）中的至少一者：

7.根據權利要求4所述的負極材料的制備方法，其特征在于，步驟s3滿足如下特征（1）~（6）中的至少一者：

8.一種負極極片，其特征在于，包括權利要求1至3中任一項所述的負極材料或包括權利要求4至7中任一項所述的制備方法制備得到的負極材料。

9.根據權利要求8所述的負極極片，其特征在于，所述負極極片還包括導電劑和粘結劑，其中所述負極材料、所述導電劑和所述粘結劑的質量比為（94~98）：（0.5~1.5）：（0.5~5.5）。

10.一種電池，其特征在于，包括權利要求8或9所述的負極極片。

技術總結
本申請實施例涉及一種負極材料及其制備方法、負極極片和電池，負極材料包括內核和依次包覆于內核表面的第一包覆層和第二包覆層，其中，內核的材料包括硒化物，第一包覆層的材料包括氧化鋯，第二包覆層的材料包括LiAlO<subgt;2</subgt;。如此可以使得采用負極材料制成的電池具有較低的DCR以及較高的首次庫倫效率和循環性能。

技術研發人員：顧昱,金新凱,鄭軻
受保護的技術使用者：江蘇正力新能電池技術股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21