[发明专利]负极活性材料、其制备方法及二次电池

说明书

本发明涉及一种负极活性材料、其制备方法及二次电池。具体地，本发明提供了一种负极活性材料，包括核及包覆其表面至少一部分的包覆层，所述核为SiOx(0＜x≤2)，所述包覆层包含钛元素，且所述负极活性材料在XRD测试谱图中同时存在TiO相和Ti₅Si₃相的峰。与传统的氧化物包覆硅基负极材料不同的是，本发明涉及的负极活性材料具有良好的导电性，其表面的氧化物包覆层具有良好的致密性和稳定性，从而极大地提升了使用该负极材料的电池的首次库伦效率和循环性能。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，更具体地说，本发明涉及一种负极活性材料、其制备方法及相关的二次电池。

背景技术

随着便携式电子通讯设备或工具的逐渐小型化、轻量化、多功能化，以及电动汽车的商业化，以石墨为负极的锂离子电池逐渐不能满足人们的实际需求，开发具有高容量的锂离子电池负极材料成为了业界关注的焦点。

硅金属由于具有高于石墨十倍以上的克容量和较低的嵌锂电位，一度成为人们研究的热点。但是纯硅材料在嵌锂过程中发生的巨大的体积膨胀(300％)限制了其在锂离子电池中的直接应用。为了充分利用硅材料高容量的优势，同时解决其膨胀大的劣势，氧化亚硅(SiO)材料应运而生。SiO材料的克容量约2600mAh/g，是石墨克容量的7倍，但其在嵌锂过程中产生的体积膨胀降低到了纯硅材料的2/3，所以成为了一种目前被广泛应用的锂离子电池负极材料。

但是，SiO的实际应用还面临一些困难。为了提升SiO材料的稳定性，改善锂离子电池的循环性能，目前使用最多的改善方案是对SiO颗粒表面进行包覆处理，隔绝SiO颗粒表面与电解液的直接接触，从而保护材料不被破坏。目前研究较多的SiO表面包覆材料有碳包覆、金属包覆和氧化物包覆等。但是，为了满足实际产业需求，传统的表面包覆SiO负极材料在材料稳定性和电池电性能等方面仍然需要进一步改进。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有良好的稳定性和电性能的负极活性材料及相应的电池负极极片和二次电池。

为实现上述发明目的，本发明的第一方面提供了一种负极活性材料，包括核及包覆其表面至少一部分的包覆层，所述核为硅基材料SiOx(0＜x≤2)，所述包覆层包含钛元素，且所述负极活性材料在XRD测试谱图中同时存在TiO相和Ti₅Si₃相的峰。

在第二方面，本发明提供了一种制备本发明第一方面所述的负极活性材料的方法。

在第三方面，本发明提供了一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解质，所述负极极片包括根据本发明第一方面所述的负极活性材料。

本发明提供的负极活性材料为核壳结构，核为Si基活性材料，在核的表面具有含钛元素的包覆层，且所述负极活性材料同时包含TiO相和Ti₅Si₃相，使得本发明的负极活性材料具有良好的导电性，其表面的包覆层也具有良好的致密性和稳定性，从而极大地提升了使用该负极材料的电池的首次库伦效率和循环性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的负极活性材料和二次电池及其有益效果进行详细说明。

图1为根据本发明实施例1的负极活性材料的XRD谱图。

图2为根据本发明对比例1的负极活性材料的XRD谱图。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的负极活性材料及二次电池。

首先说明根据本发明第一方面的负极活性材料，包括核及包覆其表面至少一部分的包覆层，所述核为SiOx(0＜x≤2)，所述包覆层包含钛元素，且所述负极活性材料在XRD测试谱图中同时存在TiO相和Ti₅Si₃相的峰。