负极材料以及使用该材料的负极、电化学装置和电子装置的制作方法

本申请涉及储能领域，具体涉及一种负极材料以及使用该材料的负极、电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、随着电化学装置(例如，锂离子电池)的广泛应用，不同产品对其性能要求也不尽相同。例如，在一些需要在低温场景下使用的产品中，电化学装置的低温放电性能显得尤为重要。为了提高锂离子电池的低温放电性能，往往通过增加负极表面无定形碳包覆来改善锂离子在低温下的扩散，但其会导致首次效率的损失，进而对降低锂离子电池的能量密度，以及增加电解液消耗而影响电池寿命。

2、有鉴于此，确有必要提供一种改进的负极材料，其具有提升的克容量并可以显著改善电化学装置的低温放电性能，同时兼顾负极材料的首次效率。

技术实现思路

1、本申请通过提供一种负极材料以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。

2、根据本申请的一个方面，本申请提供了一种负极材料，其包括石墨，其中通过xps测试，负极材料包括含碳氮键的结构，含碳氮键的结构包括吡啶氮和吡咯氮，其中基于含碳氮键的结构的峰面积，吡啶氮的占比为n1％，吡咯氮的占比为n2％，并且n1与n2满足如下关系：60≤(n1+n2)＜100且1≤n1/n2≤6。

3、根据本申请的实施例，含碳氮键的结构还包括石墨氮，其中基于含碳氮键的结构的峰面积，石墨氮的占比为n3％，且0＜n3≤40。

4、根据本申请的实施例，5≤n3≤30。

5、根据本申请的实施例，70≤(n1+n2)≤95。

6、根据本申请的实施例，4≤n1/n2≤6。

7、根据本申请的实施例，30≤n1≤75。

8、根据本申请的实施例，10≤n25≤35。

9、根据本申请的实施例，通过xps测试，负极材料包括含碳氧键的结构，含碳氧键的结构包括-coo结构，其中基于含碳氧键的结构的峰面积，-coo结构的占比为o3％，且50≤o3≤75。

10、根据本申请的实施例，含碳氮氧键的结构还包括c-oh结构、c-o-c结构和-c＝o结构，基于含碳氧键的结构的峰面积，c-oh结构的占比为o1％，c-o-c结构的占比为o2％，-c＝o结构的占比为o4％，且25≤(o1+o2+o4)≤50。

11、根据本申请的实施例，通过xps测试，基于负极材料的峰面积，负极材料中氧元素的占比为w1％，负极材料中氮元素的占比为w2％，其中2≤w1≤5且0.5≤w2≤4。

12、根据本申请的实施例，通过氮气物理吸脱附测试所述负极材料，吸附能小于或等于40e/k对应的吸附面积为s1，吸附能大于40e/k对应的吸附面积为s，且0.3≤s1/s≤0.5。

13、根据本申请的实施例，通过raman测试，负极材料在1350cm-1处的峰值强度为id，负极材料在1580cm-1处的峰值强度为ig，且0.1≤id/ig≤0.7。

14、根据本申请的实施例，负极材料的比表面积为2m2/g至8m2/g。

15、根据本申请的实施例，通过xrd测试，负极材料的002晶面的晶面间距为d nm，且0.336≤d≤0.350。

16、根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种负极，其包括本申请的负极材料、分散剂和粘结剂。

17、根据本申请的实施例，负极的oi值为8至20。

18、根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种电化学装置，其包括正极、隔离膜、电解液和根据本申请所述的负极。

19、根据本申请的另一个方面，一种电子装置，其包括根据本申请所述的电化学装置。

20、本申请通过在包含石墨的负极材料表面引入含碳氮键的结构缺陷(吡啶氮和吡咯氮)并控制其占比可显著改善电化学装置的低温放电性能，提升负极材料的克容量，并兼顾负极材料的首次效率。

21、本申请的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。

技术特征：

1.一种负极材料，其包括石墨，其中通过xps测试，所述负极材料包括含碳氮键的结构，所述含碳氮键的结构包括吡啶氮和吡咯氮，其中基于所述含碳氮键的结构的峰面积，所述吡啶氮的占比为n1％，所述吡咯氮的占比为n2％，并且n1与n2满足如下关系：60≤(n1+n2)＜100且1≤n1/n2≤6。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其中所述含碳氮键的结构还包括石墨氮，其中基于所述含碳氮键的结构的峰面积，所述石墨氮的占比为n3％，且0＜n3≤40，优选地，5≤n3≤30。

3.根据权利要求1所述的负极材料，其中所述负极材料满足以下条件中的至少一者：

4.根据权利要求1述的负极材料，其中通过xps测试，所述负极材料包括含碳氧键的结构，所述含碳氧键的结构包括-coo结构，其中基于所述含碳氧键的结构的峰面积，所述-coo结构的占比为o3％，且50≤o3≤75。

5.根据权利要求4述的负极材料，其中所述含碳氮氧键的结构还包括c-oh结构、c-o-c结构和-c＝o结构，基于所述含碳氧键的结构的峰面积，所述c-oh结构的占比为o1％，所述c-o-c结构的占比为o2％，所述-c＝o结构的占比为o4％，且25≤(o1+o2+o4)≤50。

6.根据权利要求1述的负极材料，所述负极材料满足以下条件中的至少一者：

7.一种负极，其包括根据权利要求1-6中任一项所述的负极材料、分散剂和粘结剂。

8.根据权利要求7所述的负极，其中所述负极的oi值为8至20。

9.一种电化学装置，其包括正极、隔离膜、电解液和根据权利要求7或8所述的负极。

10.一种电子装置，其包括根据权利要求9所述的电化学装置。

技术总结
本申请涉及负极材料以及使用该负极材料的负极、电化学装置和电子装置。具体地，本申请提供一种负极材料，包括石墨，其中通过XPS测试，负极材料包括含碳氮键的结构，含碳氮键的结构包括吡啶氮和吡咯氮，其中基于含碳氮键的结构的峰面积，吡啶氮的占比为N1％，吡咯氮的占比为N2％，并且N1与N2满足如下关系：60≤(N1+N2)＜100且1≤N1/N2≤6。采用本申请的负极材料可以显著改善使用其的电化学装置的低温放电性能，提升负极材料的克容量，同时兼顾负极材料的首次效率。

技术研发人员：陈宇圣
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14