[发明专利]一种复合材料及其制备方法、负极材料、负极片和锂离子电池

说明书

本发明提供一种复合材料及其制备方法、负极材料、负极片和锂离子电池，该复合材料包括：内核，包含硅氧锂化合物；疏水包覆层，部分或全部覆盖所述内核，所述疏水包覆层包含化学式为Li_aSiO_bX_c的化合物M和化学式为Li_dSiO_eY_f的化合物N，其中，0＜a≤5，0＜b≤5，0＜c≤5，0＜d≤5，0＜e≤5，0＜f≤5，X为金属元素，Y为非金属元素。本发明的复合材料具有良好的电子导电性能、高首次库伦效率、良好的循环稳定性能和高倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种复合材料及其制备方法、负极材料、负极片和锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池的应用不断拓展和加深，对于锂离子电池性能的要求也越来越多，特别是在电池的能量密度方面，传统的石墨负极材料已经不足以满足日益增长的市场需求。作为一种高比容量的负极材料，硅氧材料近来备受关注。硅氧负极材料的比容量超过2000mAh/g，但是相对于石墨材料来说，硅氧负极材料具有较低的首次库伦效率、较差的导电性能、较差的循环和倍率性能等，从而限制了它的实际应用。

为了改善硅氧材料的性能，企业、高校等相关机构开发了很多方法，比如在硅氧材料中掺杂锂元素，通过锂掺杂可以显著提升硅氧材料的首次库伦效率，但是锂掺杂后的硅氧材料由于碱性较高，在调配水性浆料时容易导致浆料不稳定，易产气和沉降，影响电池的制作，且制作得到的含锂硅氧材料的电子导电性能差，首次库伦效率及倍率性能低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可有效提升含锂硅氧材料的浆料稳定性，且具有良好的电子导电性能、高首次库伦效率、良好的循环稳定性能和高倍率性能的复合材料及其制备方法、负极材料、负极片和锂离子电池。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种复合材料，包括：

内核，包含硅氧锂化合物；

疏水包覆层，部分或全部覆盖所述内核，所述疏水包覆层包含化学式为Li_aSiO_bX_c的化合物M和化学式为Li_dSiO_eY_f的化合物N，其中，0＜a≤5，0＜b≤5，0＜c≤5，0＜d≤5，0＜e≤5，0＜f≤5，X为金属元素，Y为非金属元素。

在一些实施方式中，所述内核的直径大于0且小于等于500μm。

在一些实施方式中，所述疏水包覆层的厚度大于2nm且小于等于500nm。

在一些实施方式中，所述金属元素包括钒、锗、锌、锡、铝、镧、镁、铍、锑、银、钙、铜和钛中的至少一种。

在一些实施方式中，所述非金属元素包括磷、硼、氮和硫中的至少一种；

在一些实施方式中，所述疏水包覆层中化合物M和化合物N的质量比为(1-100)：(1-100)。

在一些实施方式中，所述复合材料还包括：外导电层，部分或全部覆盖所述疏水包覆层，所述外导电层包含碳材料。

在一些实施方式中，所述外导电层的厚度大于50nm且小于等于2000nm。

在一些实施方式中，所述疏水包覆层占所述复合材料的0.1wt％-10wt％。

在一些实施方式中，所述外导电层占所述复合材料的0.1wt％-10wt％。

本发明还提供了一种上述的复合材料的制备方法，包括：将包括所述硅氧锂化合物、X源和Y源的第一原料混合，然后烧结，得到烧成物。