本發(fā)明屬于二次電池，具體涉及負(fù)極材料、電化學(xué)裝置及電子裝置。

背景技術(shù)：

1、鋰離子二次電池誕生于上世紀(jì)60年代，90年代開始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。鋰離子二次電池是繼鎳氫電池之后的新一代綠色充電電池，具有電壓高、能量密度大、循環(huán)性能好、自放電好、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。近年來，新能源汽車及快速消費(fèi)類電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，對(duì)鋰離子二次電池的性能提出了更高的要求，如要求鋰離子二次電池具備高續(xù)航能力，快速充放電能力等。負(fù)極材料是鋰離子二次電池的重要組成組分，負(fù)極材料的組成和結(jié)構(gòu)對(duì)鋰離子二次電池的電化學(xué)性能具有決定性的影響。通常，鋰離子二次電池所采用的負(fù)極材料有石墨、硅等。然而，石墨存在電極電位低、鋰離子傳輸率低、理論能量密度低等缺陷。

2、與石墨相比，硅基材料的理論能量密度顯著提高。但是，硅基材料的導(dǎo)電性較差，鋰在硅中的擴(kuò)散速率較低，不利于鋰離子和電子的傳輸。其次，硅基材料在嵌鋰過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的體積碰撞(近300％)和結(jié)構(gòu)變化，這種體積膨脹會(huì)使硅基負(fù)極材料產(chǎn)生裂紋直至粉化，進(jìn)而破壞負(fù)極材料與集流體之間的接觸性，致使負(fù)極活性材料自極片上脫離，造成電池容量的快速衰減。并且，膨脹會(huì)在電池內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，對(duì)極片造成擠壓，并可能造成電池內(nèi)部孔隙率的降低，減少鋰離子移動(dòng)通道，造成鋰金屬的析出，影響電池的循環(huán)壽命和安全性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供負(fù)極材料、電化學(xué)裝置及電子裝置，以解決上述硅基材料的導(dǎo)電性較差及體積膨脹的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，在一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N負(fù)極材料，所述負(fù)極材料包括：碳層；位于所述碳層至少部分表面的硅層，及位于所述硅層至少部分表面的表面包覆層，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

3、0.1％≤m≤10％；

4、其中，m為所述負(fù)極材料在300℃至600℃的質(zhì)量失重百分?jǐn)?shù)。

5、就本申請(qǐng)的負(fù)極材料而言，本申請(qǐng)通過表面包覆層對(duì)硅層進(jìn)行包覆，能夠有效隔絕電解液和硅材料的接觸，降低活性反應(yīng)，有效緩解電芯高溫存儲(chǔ)過程中的產(chǎn)氣。并且，以下特定選定技術(shù)特征：包括碳層；位于所述碳層至少部分表面的硅層，及位于所述硅層至少部分表面的表面包覆層，且負(fù)極材料在300℃至600℃的質(zhì)量失重百分?jǐn)?shù)m滿足以下關(guān)系：0.1％≤m≤10％，能夠提高該負(fù)極材料的導(dǎo)電性，并緩解體積膨脹脹的問題。若m＜0.1％，則該負(fù)極材料制成的負(fù)極極片加工成的鋰離子二次電池的導(dǎo)電性不佳；若m＞10％，則會(huì)降低制成的負(fù)極極片加工成的電化學(xué)裝置的離子電導(dǎo)率，使得內(nèi)部的活性材料脫嵌鋰?yán)щy，從而造成該負(fù)極材料制成的負(fù)極極片加工成的電化學(xué)裝置的循環(huán)性能不佳。

6、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

7、1％≤m≤5％。

8、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

9、30％≤n≤90％；

10、其中，n為所述負(fù)極材料在600℃至1000℃的質(zhì)量失重百分?jǐn)?shù)。

11、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

12、40％≤n≤80％。

13、在一些實(shí)施例中，所述表面包覆層包括聚合物，所述聚合物包括聚苯胺、聚噻吩或二者的混合物。

14、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料的比表面積為1-20m2/g。

15、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料的比表面積為1-5m2/g。

16、在一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電化學(xué)裝置，包括負(fù)極極片，所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和位于所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層包括負(fù)極材料，所述負(fù)極材料包括：碳層；位于所述碳層至少部分表面的硅層，及位于所述硅層至少部分表面的表面包覆層，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

17、0.1％≤m≤10％；

18、其中，m為所述負(fù)極材料在300℃至600℃的質(zhì)量失重百分?jǐn)?shù)。

19、在一些實(shí)施例中，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

20、30％≤n≤90％；

21、其中，n為所述負(fù)極材料在600℃至1000℃的質(zhì)量失重百分?jǐn)?shù)。

22、在一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電子裝置，其包含如上所述的電化學(xué)裝置。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料包括：碳層；位于所述碳層至少部分表面的硅層，及位于所述硅層至少部分表面的表面包覆層，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

3.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

4.如權(quán)利要求3所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

5.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述表面包覆層包括聚合物，所述聚合物包括聚苯胺、聚噻吩或其混合物。

6.如權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料的比表面積為1-20m2/g。

7.如權(quán)利要求6所述的負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料的比表面積為1-5m2/g。

8.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，包括負(fù)極極片，所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和位于所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層包括負(fù)極材料，所述負(fù)極材料包括：碳層；位于所述碳層至少部分表面的硅層，及位于所述硅層至少部分表面的表面包覆層，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

9.如權(quán)利要求8所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：

10.一種電子裝置，其特征在于，包含如權(quán)利要求8或9所述的電化學(xué)裝置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及負(fù)極材料、電化學(xué)裝置及電子裝置。該負(fù)極材料包括：碳層；位于碳層至少部分表面的硅層，及位于硅層至少部分表面的表面包覆層，該負(fù)極材料滿足以下關(guān)系：0.1％≤m≤10％；其中，m為該負(fù)極材料在300℃至600℃的質(zhì)量失重百分?jǐn)?shù)。本發(fā)明通過將負(fù)極材料在300℃至600℃的質(zhì)量失重百分?jǐn)?shù)m限定在特定范圍內(nèi)(0.1％≤m≤10％)，能夠改善該負(fù)極材料形成的負(fù)極極片制作成的電化學(xué)裝置的導(dǎo)電性能，并緩解體積膨脹。

技術(shù)研發(fā)人員：黃鵬,李若楠,孫中貴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遠(yuǎn)景動(dòng)力技術(shù)（江蘇）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10