[发明专利]负极材料及其制备方法、极片、锂离子电池

说明书

一种负极材料及其制备方法、极片、锂离子电池，属于电池领域。负极材料为核壳结构，核壳结构包括内核、包覆于内核表面的第一包覆层以及包覆于第一包覆层表面的第二包覆层，内核包括SiOsubgt;x/subgt;，第一包覆层为Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;，第二包覆层为C和TiOsubgt;2/subgt;。负极材料的制备方法包括：将含有表面带正电的SiOsubgt;x/subgt;和表面带负电的Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;的浆料通过静电吸附自组装的方式使得Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;包覆于SiOsubgt;x/subgt;表面，然后进行干燥，在内核表面形成第一包覆层；干燥后在惰性气体氛围中进行热处理使内核和第一包覆层界面结合，热处理后在第一包覆层表面包覆第二包覆层。其能够较好地保持负极材料的整体结构，提高电池的循环寿命，且能够提高电池的热稳定性，以保证安全。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种负极材料及其制备方法、极片、锂离子电池。

背景技术

近年来新能源电动汽车的快速发展和广泛应用，行业对具有更高能量密度、更长循环寿命的新型锂离子电池的需求迫在眉睫。而目前商业化最成熟的石墨负极组成的锂离子电池能量密度和功率密度依然偏低，尚未达到未来电动汽车和储能系统应用的要求。在众多新型锂离子电池负极材料中，理论容量高达2600mAh/g且电极表面不易形成锂枝晶等优点的硅氧材料脱颖而出。

然而，硅氧材料在锂离子脱嵌过程中伴随着较大的体积效应，由于充放电过程中的体积效应，暴露于电解液中的硅氧负极材料会持续生成新鲜SEI膜，进一步消耗电池内部有限的活性锂，造成容量迅速衰减。

发明内容

本申请提供了一种负极材料及其制备方法、极片、锂离子电池，其能够较好地保持负极材料的整体结构，抑制极片的膨胀，缓解电池内部活性锂的消耗，提高电池的循环寿命，其且能够提高电池的热稳定性。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种负极材料，负极材料为核壳结构，核壳结构包括内核、包覆于内核表面的第一包覆层以及包覆于第一包覆层表面的第二包覆层，内核包括SiO_x，第一包覆层为Ti₃C₂，第二包覆层为C和TiO₂。

第二方面，本申请实施例提供一种本申请第一方面实施例的负极材料的制备方法，包括：

将含有表面带正电的SiO_x和表面带负电的Ti₃C₂的浆料通过静电吸附自组装的方式使得Ti₃C₂包覆于SiO_x表面，然后进行干燥，在内核表面形成第一包覆层；

干燥后在惰性气体氛围中进行热处理使内核和第一包覆层界面结合，热处理后在第一包覆层表面包覆第二包覆层。

第三方面，本申请实施例提供一种极片，极片中含有本申请第一方面实施例的负极材料。

第四方面，本申请实施例提供一种锂离子电池，其包括本申请第三方面实施例的极片。

本申请实施例的负极材料及其制备方法、极片、锂离子电池有益效果包括：

负极材料中的第一包覆层为Ti₃C₂，其具有良好的导电性，能够提高负极材料的导电性。第二包覆层为C和TiO₂，第二包覆层具有良好的弹性，在内核SiO_x材料具有巨大的体积效应下能够较好地保持负极材料的整体结构，负极材料不容易崩塌，具有稳定SEI膜的作用，能够缓解电池内部活性锂的消耗，提高电池的循环寿命。并且，第二包覆层具有较强的刚性，在高温下能够延缓电解液的还原分解，提高电池的热稳定性。