[发明专利]负极活性材料、电化学装置和电子装置

说明书

本发明涉及一种负极活性材料、电化学装置和电子装置。该负极活性材料包括第二材料和覆盖第二材料至少一部分表面的第一材料，其中，所述第一材料的片层间距为d1，所述第二材料的片层间距为d2，满足：0.85≤d1/d2≤1.05。该负极活性材料作为锂离子电池负极材料能够提升循环性能和改善循环膨胀。

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域。具体地，本申请涉及一种负极活性材料及其制备方法。本申请还涉及包括该负极活性材料的负极、电化学装置和电子装置。

背景技术

对于锂离子电池负极材料而言，目前市场上应用的最多材料为石墨，但是石墨微观结构较为致密，表面没有缓冲结构，在快速充电过程中容易形成锂离子积聚在表面，进一步形成锂枝晶，影响电池的电性能和安全性能。同时石墨的比表面积较小，锂离子进入和脱出通道不足，容易造成快充快放过程中容量的快速下降。为了提升石墨的快速充放电性能，一般采用在石墨表面包覆部分具有快速充放电能力的材料作为缓冲层，例如硬碳，软碳，碳纳米管等。并且由于包覆层比较薄，带来的提升空间相对较小，仍然需要寻找新的方式以满足越来越高的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种负极活性材料，该负极活性材料作为锂离子电池负极材料能够提升循环性能和改善循环膨胀。

在第一方面，本申请提供的负极活性材料包括第二材料和覆盖第二材料至少一部分表面的第一材料，其中，所述第一材料的片层间距为d1，所述第二材料的片层间距为d2，满足：0.85≤d1/d2≤1.05。

根据本申请的一些实施方式，负极活性材料满足如下条件(a)至(f)中至少一者：(a)第一材料在第二材料表面的平均覆盖度为50％以上；(b)第一材料的厚度为3nm至500nm，优选为20nm至300nm；(c)第一材料的长度方向与第二材料表面的夹角θ为45°至135°；(d)第一材料的尺寸为3nm至500nm，优选为20nm至300nm；(e)d1的取值范围为0.33nm至0.34nm，d2的取值范围为0.34nm至0.40nm；(f)第一材料中至少50％的第一材料的长度方向与第二材料表面的夹角θ为70°至120°；(g)d2的取值范围为0.34nm至0.40nm。

根据本申请的一些实施方式，该负极活性材料的I_G/I_2D为0.3至5，I_G/I_D为0.3至1.5，其中I_2D为拉曼光谱中位于2500cm^-1至2800cm^-1的范围的峰值强度，I_D为拉曼光谱中位于1300cm^-1至1400cm^-1的范围的峰值强度，I_G为拉曼光谱中位于1550cm^-1至1650cm^-1的范围的峰值强度。

根据本申请的一些实施方式，所述第一材料包括石墨，所述第二材料包括硬碳；优选的，第一材料为石墨片，第二材料为硬碳。

根据本申请的一些实施方式，该负极活性材料的比表面积为2m²/g至10m²/g。

根据本申请的一些实施方式，本申请的负极活性材料的X射线衍射图谱中，在18°至30°之间存在第一峰和第二峰，其中，第一峰位于22°至26°之间，第二峰位于26.3°至26.6°之间，第二峰强度与第一峰强度的比值R为0.9至20。

在第二方面，本申请提供了一种电化学装置，该电化学装置包括正极、负极、电解液和隔离膜，所述负极包括集流体和位于集流体表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括第一方面所述的负极活性材料。

根据本申请的一些实施方式，电解液包括氟醚、氟代碳酸乙烯酯或醚腈中的至少一种。