[发明专利]负极活性材料、电化学装置和电子装置

说明书

本申请涉及一种电化学装置、电子装置及负极活性材料。本申请提供的负极活性材料包括LiCr₃O₈材料和在所述LiCr₃O₈材料的表面上的导电材料层。该负极活性材料作为电化学装置的负极活性材料能够同时提高其比容量和循环性能。

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及一种负极活性材料、包含该负极活性材料的负极、电化学装置和电子装置。

背景技术

目前商业化锂离子电池负极活性材料使用的均为碳材料，碳材料的优点在于资源分布广泛、较大的可逆嵌锂容量和很小的不可逆容量，但随着新型动力电池对电极材料的要求不断提高，作为负极的碳材料由于比容量较低、在充放电过程中石墨表面可能引起金属锂的沉积，存在一定的安全隐患等缺点越来越难以满足新型电池的需要，因此急需寻找新型的锂离子电池负极活性材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种负极活性材料，该负极活性材料用于电化学装置能够同时提高电化学装置的比容量和循环性能。本申请还提供了一种包含该负极活性材料的负极、电化学装置和电子装置。

在第一方面，本申请提供了一种负极活性材料，该负极活性材料包括LiCr₃O₈材料和在LiCr₃O₈材料表面上的导电材料层。LiCr₃O₈具有相对较低的电势和较高的理论比容量，很有希望替代石墨成为新一代的负极活性材料。但这类材料离商品化还有一定距离，主要是由于充放电过程中体积变化会导致材料循环性能下降，另一方面此类材料的电导率不高，使得其实际比容量不高。本申请人发现，通过在LiCr₃O₈材料表面包覆导电材料可以有效提升负极活性材料的导电性，从而提升负极活性材料的比容量。

根据本发明的一些实施方式，导电材料层包括碳材料。碳材料不仅具有优异的导电性还具有良好的柔韧性和孔隙。利用碳材料包覆LiCr₃O₈不仅可以有效提升负极活性材料导电性，从而提升负极活性材料的比容量；碳材料良好的柔韧性和孔隙可以有效缓解LiCr₃O₈充放电过程中的体积变化，从而提升负极活性材料的循环性能。

根据本申请的一些实施方式，所述导电材料层包括第一导电材料层。根据本申请的一些实施方式，所述第一导电材料层包括第一导电材料，所述第一导电材料包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、炭黑、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。通过在LiCr₃O₈材料表面包覆此类导电材料可以有效提升负极活性材料的导电性，进而能够提高比容量。

根据本申请的一些实施方式，所述导电材料层还包括第二导电材料层，所述第二导电材料层包括第二导电材料。除了第一导电材料层，在LiCr₃O₈材料表面进一步包覆第二导电材料，可以进一步提升负极活性材料的导电性，克容量发挥能够进一步提高。申请人研究发现，当第一导电材料较致密地包覆在LiCr3O8材料颗粒表面时，由于内核材料锂化过程的体积效应太大，会导致整个核壳颗粒膨胀，甚至导致表面包覆层发生破裂，负极活性材料结构坍塌，循环稳定性迅速下降。采用双层结构，第一导电材料层可以作为缓冲相，减少膨胀过程中产生的膨胀应力，提升电极的循环稳定性。同时，第二导电材料层包覆进一步增强了负极活性材料的电子电导能力，克容量发挥能够进一步提高。

根据本申请的一些实施方式，第一导电材料层呈岛状或者网状分布，可以为第二导电材料层贴附提供结点，双层包覆后结构更为稳定。

根据本申请的一些实施方式，所述第二导电材料层包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、炭黑、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。。