负极材料、电化学装置及电子装置的制作方法

本发明属于二次电池，具体涉及负极材料、电化学装置及电子装置。

背景技术：

1、锂离子二次电池诞生于上世纪60年代，90年代开始实现商业化。锂离子二次电池是继镍氢电池之后的新一代绿色充电电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电好、无记忆效应等优点。近年来，新能源汽车及快速消费类电子产品的高速发展，对锂离子二次电池的性能提出了更高的要求，如要求锂离子二次电池具备高续航能力，快速充放电能力等。负极材料是锂离子二次电池的重要组成组分，负极材料的组成和结构对锂离子二次电池的电化学性能具有决定性的影响。通常，锂离子二次电池所采用的负极材料有石墨、硅等。然而，石墨存在电极电位低、锂离子传输率低、理论能量密度低等缺陷。

2、与石墨相比，硅基材料的理论能量密度显著提高。但是，硅基材料的导电性较差，锂在硅中的扩散速率较低，不利于锂离子和电子的传输。其次，硅基材料在嵌锂过程中会出现严重的体积碰撞(近300％)和结构变化，这种体积膨胀会使硅基负极材料产生裂纹直至粉化，进而破坏负极材料与集流体之间的接触性，致使负极活性材料自极片上脱离，造成电池容量的快速衰减。并且，膨胀会在电池内部产生较大的应力，对极片造成挤压，并可能造成电池内部孔隙率的降低，减少锂离子移动通道，造成锂金属的析出，影响电池的循环寿命和安全性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供负极材料、电化学装置及电子装置，以解决上述硅基材料的导电性较差及体积膨胀的技术问题。

2、为实现上述目的，在一些实施例中，本申请提供一种负极材料，所述负极材料包括：碳层；位于所述碳层至少部分表面的硅层，及位于所述硅层至少部分表面的表面包覆层，所述负极材料满足以下关系：

3、0.1％≤m≤10％；

4、其中，m为所述负极材料在300℃至600℃的质量失重百分数。

5、就本申请的负极材料而言，本申请通过表面包覆层对硅层进行包覆，能够有效隔绝电解液和硅材料的接触，降低活性反应，有效缓解电芯高温存储过程中的产气。并且，以下特定选定技术特征：包括碳层；位于所述碳层至少部分表面的硅层，及位于所述硅层至少部分表面的表面包覆层，且负极材料在300℃至600℃的质量失重百分数m满足以下关系：0.1％≤m≤10％，能够提高该负极材料的导电性，并缓解体积膨胀胀的问题。若m＜0.1％，则该负极材料制成的负极极片加工成的锂离子二次电池的导电性不佳；若m＞10％，则会降低制成的负极极片加工成的电化学装置的离子电导率，使得内部的活性材料脱嵌锂困难，从而造成该负极材料制成的负极极片加工成的电化学装置的循环性能不佳。

6、在一些实施例中，所述负极材料满足以下关系：

7、1％≤m≤5％。

8、在一些实施例中，所述负极材料满足以下关系：

9、30％≤n≤90％；

10、其中，n为所述负极材料在600℃至1000℃的质量失重百分数。

11、在一些实施例中，所述负极材料满足以下关系：

12、40％≤n≤80％。

13、在一些实施例中，所述表面包覆层包括聚合物，所述聚合物包括聚苯胺、聚噻吩或二者的混合物。

14、在一些实施例中，所述负极材料的比表面积为1-20m2/g。

15、在一些实施例中，所述负极材料的比表面积为1-5m2/g。

16、在一些实施例中，本申请提供一种电化学装置，包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极材料，所述负极材料包括：碳层；位于所述碳层至少部分表面的硅层，及位于所述硅层至少部分表面的表面包覆层，所述负极材料满足以下关系：

17、0.1％≤m≤10％；

18、其中，m为所述负极材料在300℃至600℃的质量失重百分数。

19、在一些实施例中，所述负极材料满足以下关系：

20、30％≤n≤90％；

21、其中，n为所述负极材料在600℃至1000℃的质量失重百分数。

22、在一些实施例中，本申请提供一种电子装置，其包含如上所述的电化学装置。

技术特征：

1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括：碳层；位于所述碳层至少部分表面的硅层，及位于所述硅层至少部分表面的表面包覆层，所述负极材料满足以下关系：

2.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下关系：

3.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下关系：

4.如权利要求3所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下关系：

5.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述表面包覆层包括聚合物，所述聚合物包括聚苯胺、聚噻吩或其混合物。

6.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的比表面积为1-20m2/g。

7.如权利要求6所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的比表面积为1-5m2/g。

8.一种电化学装置，其特征在于，包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极材料，所述负极材料包括：碳层；位于所述碳层至少部分表面的硅层，及位于所述硅层至少部分表面的表面包覆层，所述负极材料满足以下关系：

9.如权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，所述负极材料满足以下关系：

10.一种电子装置，其特征在于，包含如权利要求8或9所述的电化学装置。

技术总结本发明属于二次电池技术领域，具体涉及负极材料、电化学装置及电子装置。该负极材料包括：碳层；位于碳层至少部分表面的硅层，及位于硅层至少部分表面的表面包覆层，该负极材料满足以下关系：0.1％≤m≤10％；其中，m为该负极材料在300℃至600℃的质量失重百分数。本发明通过将负极材料在300℃至600℃的质量失重百分数m限定在特定范围内(0.1％≤m≤10％)，能够改善该负极材料形成的负极极片制作成的电化学装置的导电性能，并缓解体积膨胀。技术研发人员：黄鹏,李若楠,孙中贵受保护的技术使用者：远景动力技术（江苏）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10