[发明专利]复合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，提供一种复合负极材料及其制备方法、锂离子电池，所述复合负极材料包括硅氧材料和位于所述硅氧材料表面的碳包覆层；所述复合负极材料的物理吸脱附等温线类型为II型或III型，所述硅氧材料的物理吸脱附等温线类型为IV型或V型。本申请的复合负极材料及其制备方法、锂离子电池，能够有效提高锂电池的倍率性能及循环稳定性。

技术领域

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

背景技术

硅碳复合负极材料为高容量长循环新型锂电池负极材料，具有远高于石墨的容量及优于金属硅的循环，为当今重要的下一代锂电池负极材料。硅碳复合负极材料中的碳可以为硅氧材料体系增强导电性及稳定材料的结构，使其具有更优异的循环膨胀性能。但是现有的硅碳复合材料中碳包覆层结构不够密实，硅碳复合材料内部存在一定的孔隙，导致碳包覆层对硅活性材料的电导率提升有限，不利于提高材料的容量和首效，而且活性硅脱嵌锂过程中材料颗粒会发生粉化，稳定性差，进而导致循环性能差。

发明内容

鉴于此，本申请提出复合负极材料及其制备方法、锂离子电池，能够提高材料循环稳定性。

第一方面，本申请提供一种复合负极材料，所述复合负极材料包括硅氧材料和位于所述硅氧材料表面的碳包覆层；所述复合负极材料的物理吸脱附等温线类型为II型或III型，所述硅氧材料的物理吸脱附等温线类型为IV型或V型。

本申请提供的复合负极材料中，硅氧材料的物理吸脱附等温线类型为IV型或V型，与碳包覆层能更紧密地结合，有利于嵌脱锂过程中电子传导和离子传导，有利于提高材料的首效、容量和循环稳定性；复合负极材料的物理吸脱附等温线类型为II型或III型，说明复合负极材料具有密实结构，碳包覆层具有一定的机械强度，结构稳定，能够保证在活性硅脱嵌锂过程中保持颗粒的完整性，抑制颗粒粉化，提升硅氧材料稳定性，进一步从整体上改善材料的循环性能。

本申请中，物理吸脱附等温线类型的分类依据是国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)提出的物理吸脱附等温线分类方法。

在一种可行的实施方式中，在拉曼光谱中，所述复合负极材料具有碳特征峰D、碳特征峰G及硅特征峰A，所述碳特征峰D的峰强度I_D与所述碳特征峰G的峰强度I_G的比值I_D/I_G为0.5～2，且所述硅特征峰A的峰强度I_A与(I_D+I_G)的比值为0.1～10。

在一种可行的实施方式中，所述复合负极材料满足以下条件a～e的至少一者：

a.所述硅氧材料为SiO_x，其中，0x2；

b.所述硅氧材料中的氧的质量百分比含量为0.1％～50％；

c.所述硅氧材料中的硅晶粒尺寸为1nm～100nm；

d.所述硅氧材料的比表面积小于100m²/g；

e.所述硅氧材料的孔隙率φ_a10％。

在一种可行的实施方式中，所述复合负极材料满足以下条件a～e的至少一者：

a.所述复合负极材料颗粒呈球形或类球形，其沃德尔球形度系数大于0.01；

b.所述复合负极材料的平均粒径为1.0um～50um；

c.所述复合负极材料的孔隙率小于10％；

d.所述复合负极材料的比表面积为1m²/g～50m²/g；

e.所述复合负极材料中的碳的质量百分比含量为0.1％～50％。