一種鋰離子電池負極活性材料、其制備方法及應用
【技術領域】
[0001] 本申請設及一種裡離子電池負極材料，屬于裡離子電池領域。
【背景技術】
[0002] 裡離子電池因具有較高的能量密度、循環壽命長、工作電壓高、無記憶效應和環境 友好等優點，在便攜式電子產品、儲能電源等領域得到廣泛的應用。
[0003] 作為裡離子電池負極活性材料，娃基材料相對于目前廣泛應用的石墨材料，因具 有較高的理論比容量（4200mAh/g)、較高低的脫裡電位（小于0.5V)W及更高安全性能，受 到廣泛關注。然而，娃自身的電導率較低，在電化學循環過程中，裡離子嵌入/脫出會引起 娃基材料的體積發生300%W上的膨脹/收縮，造成娃基材料的結構巧塌，從而導致電池的 能量密度和循環性能的大幅降低。
[0004] 為改善娃基負極材料因體積變化引起的結構不穩定性，目前常用方法為將碳材料 包覆在娃顆粒表面，來提高電池的循環性能，但是該工藝存在操作時間長、混合不均勻、后 處理溫度高和能耗高等缺點。此外，還有用聚合物對娃/錫顆粒表面進行包覆的方法，該方 法雖然能夠提高材料的電子導電性，但不能保證導裡離子性，因此在循環過程中存在較大 的極化問題，且該類材料的初性差，不能承受材料的體積變化，導致包覆層脫落。
【發明內容】
[0005] 根據本申請的一個方面，提供一種裡離子電池負極活性材料，通過采用有機化合 物對娃基材料/錫基材料進行包覆，有效抑制了娃基材料/錫基材料在裡離子脫出/嵌入 過程中的體積效應，用于裡離子電池，能夠降低電池的極化，從而大幅提高裡離子電池的能 量密度及循環性能。
[0006] 所述裡離子電池負極活性材料，其特征在于，包含核殼材料；
[0007] 所述核殼材料的核選自娃、娃的氧化物、錫、錫的氧化物中的至少一種；
[000引所述核殼材料的殼由有機化合物包覆于核表面形成，所述有機化合物選自含有磯 脂基、幾基、哲基和氨基的化合物中的至少一種。
[0009] 作為一種優選的實施方式，所述核殼材料的核為娃的氧化物SiO,(其中，0.5 <X《3. 0)。
[0010] 優選地，所述娃為經過濃硫酸和過氧化氨混合溶液處理，表面帶有哲基的娃；所述 錫為經過濃硫酸和過氧化氨混合溶液處理，表面帶有哲基的錫。
[0011] 所述磯脂基具有如式I所示的結構單元：
[0012]
【主權項】
1. 一種鋰離子電池負極活性材料，其特征在于，包括核殼材料； 所述核殼材料的核選自硅、硅的氧化物、錫、錫的氧化物中的至少一種； 所述核殼材料的殼由有機化合物包覆于核表面形成，所述有機化合物選自含有磷脂 基、羰基、羥基和氨基的化合物中的至少一種。
2. 根據權利要求1所述的鋰離子電池負極活性材料，其特征在于，所述含有磷脂基、羰 基、羥基和氨基的化合物選自核苷酸、核苷酸的組合物、核苷酸衍生物、核苷酸衍生物的組 合物中的至少一種。
3. 根據權利要求2所述的鋰離子電池負極活性材料，其特征在于，核苷酸的組合物選 自堿基對、單鏈DNA、雙鏈DNA、RNA中的至少一種。
4. 根據權利要求1所述的鋰離子電池負極活性材料，其特征在于，所述核殼材料的殼 在核殼材料中百分含量為〇. 02~IOwt%。
5. 根據權利要求1所述的鋰離子電池負極活性材料，其特征在于，所述核殼材料的核 的中位粒徑為50nm~10ym〇
6. 制備權利要求1至5任一項所述鋰離子電池負極活性材料中核殼材料的方法，其特 征在于，至少包括以下步驟： (a) 將有機化合物溶解在水中，置于10~KKTC溫度下，得到含有有機化合物的溶液； (b) 將硅、硅的氧化物、錫、錫的氧化物中的至少一種置于步驟（a)所得溶液中，混合均 勻，干燥后即得所述核殼材料。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟（a)為將有機化合物溶解在水中，置 于10~KKTC溫度下超聲，得到含有有機化合物的溶液。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟（a)所述溫度為30~80°C。
9. 一種鋰離子負極片，包括集流體和涂覆在集流體上的負極膜片，其特征在于，所述負 極膜片中含有權利要求1至5任一項所述鋰離子電池負極活性材料、根據權利要求6至8 任一項所述方法制備得到的鋰離子電池負極活性材料中的至少一種。
10. -種鋰離子電池，其特征在于，含有權利要求1至5任一項所述鋰離子電池負極活 性材料、根據權利要求6至8任一項所述方法制備得到的鋰離子電池負極活性材料中的至 少一種。
【專利摘要】本申請公開了一種鋰離子電池負極活性材料，其特征在于，包括核殼材料；所述核殼材料的核選自硅、硅的氧化物、錫、錫的氧化物中的至少一種；所述核殼材料的殼由有機化合物包覆于核表面形成，所述有機化合物選自含有磷脂基、羰基、羥基和氨基的化合物中的至少一種。通過采用有機化合物對硅基材料/錫基材料進行包覆，有效抑制了硅基材料/錫基材料用作鋰離子電池負極活性材料的體積效應，降低了電池的極化，從而大幅提高鋰離子電池的能量密度及循環性能。
【IPC分類】H01M4-137, H01M4-60, H01M4-131, H01M4-36
【公開號】CN104701489
【申請號】CN201510133383
【發明人】趙新風
【申請人】寧德新能源科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月25日