电池负极材料及其制备方法和电池负极片及锂电池与流程

本申请涉及电池，尤其涉及电池负极材料及其制备方法和电池负极片及锂电池。

背景技术：

1、锂离子电池作为新能源行业中不可或缺的一部分，因其循环寿命长，能量密度高，受到广泛应用。目前商用锂离子电池的负极材料主要是石墨，石墨的理论克容量是372mah·g-1。随着科技不断发展，人们对锂离子电池提出了更高的要求，期望获得更高的能量密度，更快的充电速度。

2、基于此，由于硅的理论容量是4200mah·g-1，因此硅材料逐渐被应用于锂离子电池中，对于越来越高的能量密度要求，硅材料的开发前景及应用前景十分远大。

3、但是，从硅材料本身性质来说，硅属于本征半导体材料，导电性能差，会极大地限制锂离子在硅基体中的扩散速率，充放电膨胀大，造成硅负极材料粉化，导电网络破损，从而导致锂离子电池循环衰减稳定性差，严重影响硅负极材料的实际应用。

技术实现思路

1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种电池负极材料及其制备方法和电池负极片及锂电池，能够提高硅负极材料的导电性，改善导电网络，促进锂离子在硅基体中的扩散速率，提高锂离子电池循环稳定性。

2、本申请第一方面提供一种电池负极材料，包括：

3、改性硅材料和导电剂，所述改性硅材料包括经改性剂处理的硅基材料，且所述导电剂与所述改性硅材料的质量百分比不小于0.01％；

4、其中，所述改性硅材料和所述改性剂呈正电性，所述导电剂呈负电性。

5、作为一个可选的实施例，所述改性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵。

6、作为一个可选的实施例，所述改性硅材料中所述聚二烯丙基二甲基氯化铵与所述硅基材料的质量百分比不小于0.1％。

7、作为一个可选的实施例，所述导电剂为氮掺杂碳量子点。

8、作为一个可选的实施例，所述氮掺杂碳量子点的前驱体中氮元素和碳元素的摩尔比小于50％；和/或，所述氮掺杂碳量子点与所述改性硅材料的质量百分比为0.5％～3％；和/或，所述氮掺杂碳量子点的粒径小于10nm。

9、作为一个可选的实施例，所述改性硅材料和/或所述改性剂在中性溶液中的zeta电位为正值；和/或，所述导电剂在中性溶液中的zeta电位为负值；和/或，所述硅基材料选自硅氧材料、硅碳材料和纯硅中的任意一种或者两种组合。

10、本申请第二方面提供一种电池负极材料的制备方法，包括：

11、s1：将改性剂和硅基材料置于第一溶液中混合搅拌，经离心、洗涤和干燥后，得到改性硅材料；其中，所述改性剂和所述改性硅材料在所述第一溶液中呈正电性；

12、s2：按照导电剂与所述改性硅材料的质量百分比不小于0.01％的配比，将所述改性硅材料和所述导电剂置于第二溶液中混合搅拌，经离心、洗涤和干燥后，得到电池负极材料；其中，所述改性硅材料在所述第二溶液中呈正电性，所述导电剂在所述第二溶液中呈负电性。

13、作为一个可选的实施例，所述第一溶液和所述第二溶液均为中性溶液；和/或，所述步骤s1中，洗涤后，所述改性剂通过静电引力与所述硅基材料结合；和/或，所述步骤s2中，洗涤后，所述导电剂通过静电引力与所述改性硅材料结合。

14、本申请第三方面提供一种电池负极片，包括：

15、负极集流体和位于所述负极集流体上的负极活性浆料层，所述负极活性浆料层包括上述所述的电池负极材料。

16、本申请第四方面提供一种锂电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述负极包括上述所述的电池负极片。

17、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：由于本申请中硅基材料呈负电性，改性剂呈正电性，硅基材料与改性剂带异电性，因此改性剂可通过静电引力的作用结合到硅基材料的表面，从而得到改性硅材料，且得到的改性硅材料呈正电性。又由于改性硅材料呈正电性，导电剂呈负电性，改性硅材料和导电剂带异电性，因此导电剂也可通过静电引力的作用结合到改性硅材料的表面。也正是因为硅基材料与导电剂带同种电性，可以通过直接吸附或负载的方式，在硅基材料上能结合的导电剂的量较小，因此需要先通过改性剂对硅基材料进行改性使改性后的改性硅材料与导电剂带异电性，这样使得导电剂可大量与改性硅材料结合，从而大大提高电池负极材料的导电性，进而提高锂离子在硅基体中的扩散速率，提高锂离子电池的循环性能。

18、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种电池负极材料，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池负极材料，其特征在于，所述改性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵。

3.根据权利要求2所述的电池负极材料，其特征在于，所述改性硅材料中所述聚二烯丙基二甲基氯化铵与所述硅基材料的质量百分比不小于0.1％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电池负极材料，其特征在于，所述导电剂为氮掺杂碳量子点。

5.根据权利要求4所述的电池负极材料，其特征在于，所述氮掺杂碳量子点的前驱体中氮元素和碳元素的摩尔比小于50％；和/或，所述氮掺杂碳量子点与所述改性硅材料的质量百分比为0.5％～3％；和/或，所述氮掺杂碳量子点的粒径小于10nm。

6.根据权利要求1所述的电池负极材料，其特征在于，所述改性硅材料和/或所述改性剂在中性溶液中的zeta电位为正值；和/或，所述导电剂在中性溶液中的zeta电位为负值；和/或，所述硅基材料选自硅氧材料、硅碳材料和纯硅中的任意一种或者两种组合。

7.一种电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液和所述第二溶液均为中性溶液；和/或，所述步骤s1中，洗涤后，所述改性剂通过静电引力与所述硅基材料结合；和/或，所述步骤s2中，洗涤后，所述导电剂通过静电引力与所述改性硅材料结合。

9.一种电池负极片，其特征在于，包括：

10.一种锂电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述负极包括权利要求9所述的电池负极片。

技术总结
本申请涉及一种电池负极材料及其制备方法和电池负极片及锂电池。该电池负极材料包括改性硅材料和导电剂，改性硅材料包括经改性剂处理的硅基材料，且导电剂与改性硅材料的质量百分比不小于0.01％；其中，改性硅材料和改性剂呈正电性，导电剂呈负电性。本申请提供的方案，能够提高硅负极材料的导电性，改善导电网络，促进锂离子在硅基体中的扩散速率，提高锂离子电池循环稳定性。

技术研发人员：刘娇,于立娟,胡大林,廖兴群
受保护的技术使用者：广东省豪鹏新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8