[发明专利]负极材料及制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池及制备方法、锂离子电池包

说明书

本发明公开了一种负极材料，包括硅基材料，以及覆盖于所述硅基材料上的含硫锂盐添加物，所述含硫锂盐添加物在外界机械力的作用下均匀分散在所述硅基材料表面，所述含硫锂盐添加物与所述硅基材料的质量比为(1：10)～(1：200)，所述硅基材料包括硅、硅氧化物、硅合金中的任一种，所述硅基材料不具有特殊核壳结构但具有丰富的微介孔结构，所述含硫锂盐添加物为含硫的锂盐衍生物，纯度≥98％。本发明采用含硫锂盐添加物对硅基材料表面进行组份调控，能够增加界面内层SEI膜无机层，提高材料界面膜的稳定性，改善硅基材料的首周库仑效率。本发明还公开了该负极材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池及其制备方法、锂离子电池包。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及负极材料及制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池及制备方法、锂离子电池包。

背景技术

作为汽车动力系统核心的锂离子电池的能量高低直接影响电动汽车的续航能力。开发高能量密度锂离子电池是目前新能源汽车行业的迫切要求，尽管现在高比容量的正极发展已日趋成熟，然而电池能量密度是由正负极材料同时确定，目前商业化的负极主要以石墨材料为主，该材料的比容量严重限制了锂离子电池向高能量密度发展。

硅基负极材料由于具有比容量高，成本低等特点，而受到研究者的广泛青睐。但硅基材料首周库伦效率低，在电池初始充放电过程容量损失大，同时在电池的长期循环过程中，锂离子在硅基材料中的往复脱嵌伴随着材料体积的膨胀，材料的粉化直接增加材料和电解液之间的接触面积，引起电解液中组份的消耗，尤其活性锂的损失导致电池容量迅速降低，制约硅基材料的大范围应用。

为了解决上述问题，研究者采用包覆的手段，将不同的物质如石墨、石墨烯、TiO₂等包覆到硅材料表面制备成不同类型的核壳结构材料，以此减少材料和电解液直接接触，降低电解液在材料表面的消耗。

尽管该方法能够在一定程度提高硅基材料的电化学性能，但在实际电动汽车电池生产中，对极片的压实密度有着严苛的要求，这些具有核壳结构的硅基复合材料耐压能力有限，无法满足实际生产需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种负极材料及其制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池及其制备方法、锂离子电池包，该负极材料具有较高的首周库伦效率，且具有更稳定结构的SEI膜，提高了电池的循环使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提出了一种负极材料，包括硅基材料，以及覆盖于硅基材料上的含硫锂盐添加物，所述的含硫锂盐添加物在外界机械力的作用下均匀分散在所述硅基材料表面。

进一步地，所述含硫锂盐添加物与所述硅基材料的质量比为(1：10)～(1： 200)，优选为(1:20)～(1:120)，例如：1:40、1:50、1:80、1:100、1:120和3:10 0。

进一步地，所述硅基材料包括硅、硅氧化物、硅合金中的任一种。

进一步地，所述硅基材料不具有特殊核壳结构但具有丰富的微介孔结构。

由于具有核壳结构的硅基材料压实度不高，影响电池的体积能量密度，而本发明中具有丰富的微介孔结构的硅基材料可以在机械球磨的时候使所述含硫锂盐添加物和所述硅基材料充分结合，所述的含硫锂盐添加物在外界机械力的作用下均匀分散在硅基材料表面，提高复合材料界面的稳定性，改善硅基材料的电化学性能。

进一步地，所述含硫锂盐添加物为含硫的锂盐衍生物，纯度≥98％。

进一步地，所述含硫锂盐添加物包括Li₂SO₄、Li₂SO₃、Li₂S中任一种。

本发明还提出了一种上述的负极材料的制备方法，其包括：

将所述硅基材料和所述含硫锂盐添加物以设定的质量比混合，得到混合物；