[发明专利]负极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本申请涉及负极材料领域，提供负极材料及其制备方法、锂离子电池，其中，负极材料包括聚集体，聚集体包括活性物质、碳材料和导电增强剂；导电增强剂的抗拉强度≥500MPa，负极材料中导电增强剂的分散度N≥1；将负极材料颗粒的SEM切面分割成面积为A×B的区域，其中，A及B均≤1微米，统计单个负极材料颗粒的所有区域内的导电增强剂的分布情况，将存在导电增强剂之间的间距＜10nm的区域的数量统计为Na，将存在导电增强剂之间的间距均≥10nm的区域的数量统计为Nb，单个负极材料颗粒中导电增强剂的分散度C定义为C＝Nb/Na，N为任意5个负极材料颗粒的C值算术平均值。本申请提供的负极材料能够有效抑制负极材料体积膨胀，提升电池循环性能。

技术领域

本申请涉及负极材料技术领域，具体地讲，涉及负极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

电动化的新能源汽车是汽车市场未来发展方向，其核心部件是锂离子电池。随着市场发展，对高容量密度的电池需要越来越高，采用新型高比容正负极材料是提高电池的能量密度的重要方法之一。

越来越多的金属、氧化物、金属合金等新材料作为活性材料被应用于负极材料中以不断探索提高电池的能量密度的各种方式。以硅基负极材料为例，硅基负极材料作为上述活性材料中的一种，被普遍认为是下一代的负极材料，其超高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(0.5V)，且硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂，安全性能更好等优点使其备受好评。但是硅基负极材料在充放电过程中存在反复的膨胀收缩效应，体积变化率高，在表面形成的SEI膜也会在膨胀收缩过程中破裂，暴露新的界面，新的界面不断形成新的SEI膜，外层的SEI不断增厚，导致电池循环性能不好。负极材料中普遍存在的体积膨胀问题限制了这些材料进一步应用。

因此，如何抑制负极材料的体积膨胀，提高循环稳定性是目前急需解决的问题。

发明内容

鉴于此，有必要提供负极材料及其制备方法、锂离子电池，能够有效抑制负极材料体积膨胀，提升电池循环性能。

第一方面，一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括聚集体，

所述聚集体包括活性物质、碳材料和导电增强剂；所述导电增强剂的抗拉强度≥500MPa，所述负极材料中所述导电增强剂的分散度N≥1；

其中，所述分散度N通过以下的测试方法获得：

将所述负极材料颗粒的SEM切面分割成面积为A×B的区域，其中，A及B均≤1微米，统计单个所述负极材料颗粒的所有所述区域内的导电增强剂的分布情况，将存在导电增强剂之间的间距＜10nm的区域的数量统计为Na，将存在导电增强剂之间的间距均≥10nm的区域的数量统计为Nb，单个所述负极材料颗粒中导电增强剂的分散度C定义为C＝Nb/Na，N为任意5个所述负极材料颗粒的C值的算术平均值。

在上述方案中，负极材料包括聚集体，聚集体包括活性物质、碳材料和导电增强剂，导电增强剂的抗拉强度≥500MPa，负极材料中导电增强剂的分散度N≥1，导电增强剂均匀分散有效改善载流子在聚集体内部的传输，增强了聚集体的导电性；选择使用抗拉强度≥500MPa的导电材料作为导电增强剂，导电增强剂具有较优异的机械性能，同时控制导电增强剂的分散度N≥1使得导电增强剂均匀的分布在负极材料中，导电增强剂可以作为结构的支撑体增强负极材料的稳定性，导电增强剂之间能够填充活性物质，降低活性材料膨胀带来的应力变化，强化了聚集体的结构强度；经验证，上述负极材料膨胀率低，循环稳定性能好。

一实施方式中，所述导电增强剂分布于所述活性物质中，所述活性物质和所述导电增强剂之间填充有所述碳材料。

一实施方式中，所述碳材料与所述导电增强剂之间具有孔隙，所述孔隙中填充有所述活性物质。

一实施方式中，所述导电增强剂包括合金材料及导电碳中的至少一种。