一种负极极片及其制备方法和电池与流程

本申请涉及二次电池，尤其涉及一种负极极片及其制备方法和电池。

背景技术：

1、硅负极因其高容量、来源广、价格低廉等优势，在高比能电芯中获得了广泛应用。但是，硅负极存在膨胀率高的缺点，会导致颗粒粉化、电极结构破坏、sei膜重复生长等问题，影响电芯的长循环稳定性。为了解决硅负极膨胀问题，硅氧材料应运而生。硅氧材料提供的惰性缓冲能够大幅度抑制硅负极的膨胀，但是其也存在首效低的问题。为了解决这个问题，会对其进行预锂化或预镁化操作。其中，预镁化硅氧不需要用到昂贵的锂原材料、成本低，因此受到了广泛关注。然而，由于预镁化硅氧表面包覆了一层硅酸镁，这层硅酸镁的锂离子导电性非常差，对电池的倍率和循环性能产生了不利影响，因此电化学性能欠佳。

技术实现思路

1、本申请提供了一种负极极片及其制备方法和电池，以改善预镁化硅氧材料电化学性能。

2、第一方面，本申请提供了一种负极极片，负极极片包括负极活性材料层和负极集流体，负极活性材料层附着于负极集流体；负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料包括第一材料和第二材料，第一材料包括预镁化硅氧材料，预镁化硅氧材料为表面修饰有氮的预镁化硅氧本体，第二材料包括石墨。

3、作为一种可选的实施方式，预镁化硅氧材料中，氮和预镁化硅氧本体的质量占比为(1:27)～(1:72)。

4、作为一种可选的实施方式，预镁化硅氧材料和石墨的质量比为(30～40)：(60～70)。

5、作为一种可选的实施方式，负极活性材料层还包括导电剂和粘结剂，负极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(93～95)：(0.5～1.5)：(4～6)。

6、作为一种可选的实施方式，导电剂包括炭黑和碳纳米管，炭黑和碳纳米管的质量比为(5～7)：(3～5)；和/或

7、粘结剂包括paa和sbr，paa和sbr的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～1.5)。

8、第二方面，本申请提供了一种负极极片的制备方法，方法包括：

9、得到预镁化硅氧材料，预镁化硅氧材料为表面修饰有氮的预镁化硅氧本体；

10、将预镁化硅氧材料和石墨配制成浆料，后涂覆于负极集流体，得到负极极片。

11、作为一种可选的实施方式，得到预镁化硅氧材料包括：

12、将预镁化硅氧本体、氮源和碳源混合，得到混合溶液；

13、对混合溶液进行加热和分散，后进行冷却析出，得到中间物；

14、对中间物进行煅烧，得到预镁化硅氧材料。

15、作为一种可选的实施方式，氮源包括三聚氰胺、双氰胺和硫脲中的至少一种；和/或

16、碳源包括柠檬酸；和/或

17、预镁化硅氧本体和氮源的质量比为(5～8)：1；和/或

18、预镁化硅氧本体和碳源的质量比为(6～10)：1；和/或

19、加热的温度为60℃～80℃；和/或

20、加热的时间为0.5h～1h；和/或

21、分散采用超声分散；和/或

22、分散的时间为4min～6min；和/或

23、煅烧的温度为700℃～800℃；和/或

24、煅烧的时间为2h～5h。

25、第三方面，本申请提供了一种电池，电池包括第一方面提供的负极极片。

26、第四方面，本申请提供了一种电池，电池包括负极极片，负极极片包括负极活性材料层和负极集流体，负极活性材料层附着于负极集流体；负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料包括第一材料和第二材料，第一材料包括预镁化硅氧材料，预镁化硅氧材料包括预镁化硅氧本体和包覆于预镁化硅氧本体的包覆层，包覆层的材料包括li3n，第二材料包括石墨。

27、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

28、本申请实施例提供的该负极极片，通过对预镁化硅氧材料表面进行氮修饰，在充放电过程中，于预镁化硅氧材料表面生成sei时生成较多的li3n成分，原位生成的li3n是一种稳定且具有高离子导的无机物质，能够改善材料原有表面硅酸镁造成的锂离子导电性差的问题，进而提升电池的倍率和循环性能，起到改善预镁化硅氧材料电化学性能的效果。

技术特征：

1.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层和负极集流体，所述负极活性材料层附着于所述负极集流体；所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括第一材料和第二材料，所述第一材料包括预镁化硅氧材料，所述预镁化硅氧材料为表面修饰有氮的预镁化硅氧本体，所述第二材料包括石墨。

2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述预镁化硅氧材料中，氮和预镁化硅氧本体的质量占比为(1：27)～(1：72)。

3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述预镁化硅氧材料和所述石墨的质量比为(30～40)：(60～70)。

4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性材料层还包括导电剂和粘结剂，所述负极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(93～95)：(0.5～1.5)：(4～6)。

5.根据权利要求4所述的负极极片，其特征在于，所述导电剂包括炭黑和碳纳米管，所述炭黑和碳纳米管的质量比为(5～7)：(3～5)；和/或

6.一种负极极片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述得到预镁化硅氧材料包括：

8.根据权利要求7所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述氮源包括三聚氰胺、双氰胺和硫脲中的至少一种；和/或

9.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1至5中任一项所述的负极极片。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括负极极片，所述负极极片包括负极活性材料层和负极集流体，所述负极活性材料层附着于所述负极集流体；所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括第一材料和第二材料，所述第一材料包括预镁化硅氧材料，所述预镁化硅氧材料包括预镁化硅氧本体和包覆于所述预镁化硅氧本体的包覆层，所述包覆层的材料包括li3n，所述第二材料包括石墨。

技术总结
本申请涉及一种负极极片及其制备方法和应用，属于二次电池技术领域；负极极片包括负极活性材料层和负极集流体，负极活性材料层附着于负极集流体；负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料包括第一材料和第二材料，第一材料包括预镁化硅氧材料，预镁化硅氧材料为表面修饰有氮的预镁化硅氧本体，第二材料包括石墨；通过对预镁化硅氧材料表面进行氮修饰，在充放电过程中，于预镁化硅氧材料表面生成SEI时生成较多的Li<subgt;3</subgt;N成分，原位生成的Li<subgt;3</subgt;N是一种稳定且具有高离子导的无机物质，能够改善材料原有表面硅酸镁造成的锂离子导电性差的问题，进而提升电池的倍率和循环性能，起到改善预镁化硅氧材料电化学性能的效果。

技术研发人员：陈东,张薇,胡惟康,肖梦简,谢杨
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/13