[发明专利]一种锂离子电池的负极活性材料及其制备方法和一种锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料包括核心体以及粘附于所述核心体外表面的数个复合体，所述核心体由碳材料组成，所述复合体包含第一材料以及包覆第一材料的第二材料；所述第一材料为含有第一元素的单质或化合物中的一种或多种，所述第一元素为可与锂形成合金的元素；所述第二材料选自LiM₂(PO₄)₃及其掺杂物中的一种或多种，其中M为Ti、Zr、Ge、Sn或Pb，所述掺杂物采用的掺杂元素选自Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Al、Ga、In、Nb、Ta、V中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述数个复合体间隔分布于核心体的外表面。

3.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其特征在于，所述数个复合体均匀分布于核心体的外表面，相邻的复合体之间的间隙为0.1-2微米。

4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述核心体呈球体状；所述第一材料形成片层状的形貌；所述第二材料形成中空球体状的形貌。

5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，在所述负极活性材料中，第一材料的含量为2-50wt%，第二材料的含量为0.1-20wt%，余量为碳材料。

6.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述碳材料选自石墨、硬碳、软碳、石墨化中间相碳微珠、碳纤维、碳纳米管中的一种或多种，其中，石墨、硬碳、软碳、石墨化中间相碳微珠的平均颗粒直径为2-20微米，碳纤维、碳纳米管的平均直径为10-500nm，长度为2-50微米。

7.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述第一元素选自硅、锗、锡、锑元素中一种或多种。

8.根据权利要求1或5所述的负极活性材料，其特征在于，所述第一材料选自纳米硅单质、纳米锡单质、纳米一氧化硅、氧化锡、氧化锗中的一种或多种；所述第一材料的中值粒径为10~500nm。

9.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述第二材料的平均颗粒直径小于1微米。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的负极活性材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤S1、制备第二材料包覆第一材料的复合体；

步骤S2、使步骤S1制得的复合体粘附于碳材料层的表面，得到所述的负极活性材料。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，制备第二材料包覆第一材料的复合体的步骤包括：先通过固相烧结法制备得到纳米级第二材料；然后将纳米级第二材料和第一材料分散于水中形成悬浮液，干燥后煅烧得到第二材料包覆第一材料的复合体。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，制备第二材料包覆第一材料的复合体的步骤包括：将水溶性锂盐、第一材料、M的水溶性盐和水溶性磷酸盐分散于含缓冲剂的水溶液中，反应完成后将产物干燥煅烧，得到第二材料包覆第一材料的复合体。

13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，使步骤S1制得的复合体粘附于碳材料层的表面的步骤包括：将碳材料和步骤S1制得的复合体加入到有机溶剂中，且碳材料的粒径大于复合体的粒径，再加入非水溶性聚合物，搅拌至均一稳定的固液混合物，干燥后煅烧得到负极活性材料。

14.一种锂离子二次电池，包括：电池壳体及位于电池壳体内的极芯和电解液；所述极芯包括正极、负极以及位于正、负极之间的隔膜，所述负极包括基板以及附着于基板上的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料采用如权利要求1-9任意一项所述的负极活性材料。