[发明专利]负极活性材料及电池

说明书

本申请涉及一种负极活性材料，所述负极活性材料包括核结构、包覆在所述核结构表面至少一部分的第一包覆层，以及包覆在第一包覆层表面至少一部分的第二包覆层，所述核结构包括硅基材料，所述第一包覆层包括钛元素，所述第二包覆层包括聚合物，且所述负极活性材料在以CuKα射线为放射源的X射线衍射的测试中检测到Ti₅Si₃相。本申请的负极活性材料具有双层包覆结构，且包含特定的相态，能够有效改善硅基负极活性材料的首次库伦效率和循环性能。

技术领域

本申请涉及二次电池技术领域，具体地涉及一种负极活性材料及电池。

背景技术

随着能源与环境问题的日益凸显，新能源产业得到了越来越多的重视。二次电池因其能量密度高、循环性能好等特点，近年来作为一种重要的新型储能装置被广泛应用。目前商品化的二次电池的负极活性材料多以石墨为主，由于石墨本身的理论嵌锂容量较低，仅为372mAh/g，且仅通过改进电池设计结构和制造工艺也难以提高能量密度，使其在需要高能量输出的领域的应用受到限制，因此需要更高比能量的负极活性材料。

近年来，非碳类负极活性材料在二次电池的负极活性材料领域引起了极大的关注，其可逆容量远高于碳类负极活性材料。其中，硅基材料由于具有很高的理论容量(4200mAh/g)，嵌锂电位低，电化学可逆容量高，安全性能好，资源丰富等优势，成为其中最受关注的焦点。但是，硅基材料在循环过程中会产生巨大的体积膨胀(约为400％)，导致在充放电过程中出现活性材料的粉化脱落，容量衰减严重，降低了电池的效率和循环性能，而且存在严重的安全隐患。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种负极活性材料及电池。采用本发明的负极活性材料制作的电池同时具有良好的循环性能和较高的首次库伦效率。

本申请的第一方面提供一种负极活性材料，所述负极活性材料包括核结构、包覆在所述核结构表面至少一部分的第一包覆层，以及包覆在第一包覆层表面至少一部分的第二包覆层，所述核结构包括硅基材料，所述第一包覆层包括钛元素，所述第二包覆层包括聚合物，且所述负极活性材料在以CuKa射线为放射源的X射线衍射(XRD)测试中检测到Ti₅Si₃相。

本申请的第二方面提供一种电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液，其中所述负极极片包括本申请第一方面提供的负极活性材料。

本申请的有益效果：

本申请的负极活性材料采用双层包覆结构，第一包覆层包括钛元素，大大增加了材料的导电性；第二包覆层包括聚合物，其具有较高的抗拉强度，可以有效抑制材料在循环过程中的膨胀。同时，所述负极活性材料还具有特定的相态，其可以使核结构与第一层包覆层通过共价键紧密的结合在一起，有效阻止核结构与电解液直接接触，从而极大的提升了材料的首次库伦效率与循环性能。

附图说明

图1是以CuKa射线作为放射源，照射本发明的负极活性材料而得到的X射线衍射图谱。

具体实施方式

下面详细说明本申请的负极活性材料、负极极片及二次电池。

本申请的第一方面提供一种负极活性材料，所述负极活性材料包括核结构、包覆在所述核结构表面至少一部分的第一包覆层，以及包覆在第一包覆层表面至少一部分的第二包覆层，所述核结构包括硅基材料，所述第一包覆层包括钛元素，所述第二包覆层包括聚合物，且所述负极活性材料在以CuKα射线为放射源的XRD测试中存在Ti₅Si₃相。

在根据本申请第一方面所述的负极活性材料中，所述硅基材料可以选自单质硅、硅氧化合物、硅碳化合物、硅合金中的一种或多种。

在根据本申请第一方面所述的负极活性材料中，所述第二包覆层的聚合物选自聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的一种或几种。