负极材料及电池的制作方法

本申请涉及负极材料，具体地讲，涉及负极材料及电池。

背景技术：

1、电动化的新能源汽车是汽车市场未来发展方向，其核心部件是锂离子电池。随着市场发展，对高容量密度的电池需要越来越高，采用新型高比容正负极材料是提高电池的能量密度的重要方法之一。

2、越来越多的金属、氧化物、金属合金等新材料作为活性材料被应用于负极材料中以不断探索提高电池的能量密度的各种方式。以硅基负极材料为例，硅基负极材料作为上述活性材料中的一种，被普遍认为是下一代的负极材料，其超高的理论比容量（4200 mah/g）和较低的脱锂电位（<0.5 v），且硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂，安全性能更好等优点使其备受好评。但是硅负极在循环过程中存在剧烈的体积膨胀效应，导致材料粉化、破碎，电池的循环衰减很快。作为一种高比容量的负极材料，硅氧材料近年来备受关注。硅氧材料的比容量超过2000 mah/g，但相对石墨材料，硅氧材料的首次库伦效率低、循环性能和倍率性能较差。

技术实现思路

1、本申请提出负极材料及电池，能够综合改善负极材料的首次库伦效率、循环性能和倍率性能。

2、第一方面，本申请提供一种负极材料，所述负极材料包括硅基活性物质及位于所述硅基活性物质至少部分表面的碳材料，所述硅基活性物质包括硅、硅氧化物及金属m化合物；

3、对所述负极材料进行lab色差测试，得到所述负极材料的亮度l、红绿色度a、黄蓝色度b，其中，15≤l≤35，-2≤a≤5，-2≤b≤5；

4、在所述负极材料的xrd图谱中，负极材料中金属m化合物中的最强特征峰的半峰宽为fwhm（m），硅（111）面的特征峰的半峰宽为fwhm（si），0.2＜fwhm(m)/fwhm(si)＜0.8。

5、在一些实施方式中，23.5≤l≤35。

6、在一些实施方式中，-0.5≤a≤1.5。

7、在一些实施方式中，-0.5≤b≤1.5。

8、在一些实施方式中，所述金属m元素包括li、mg、al、ti及cu中的至少一种。

9、在一些实施方式中，fwhm（m）>0.2；和/或，fwhm（si）>0.2。

10、在一些实施方式中，所述金属m化合物包括金属硅化物和金属硅酸盐中的至少一种。

11、在一些实施方式中，所述负极材料中金属m元素的质量含量为mm%，2.0≤mm≤15。

12、在一些实施方式中，通过x射线光电子能谱测试所述负极材料，所述负极材料表面具有c-o、c=o和coo-中的至少一种含氧基团。

13、在一些实施方式中，通过红外光谱测试所述负极材料，所述负极材料表面具有o-h及c-h中的至少一种官能团。

14、在一些实施方式中，所述硅氧化物包括硅元素和氧元素，所述硅元素和所述氧元素的原子比为0~2，且不包括0；

15、在一些实施方式中，所述碳材料包括无定型碳和石墨化碳中的至少一种。

16、在一些实施方式中，所述硅氧化物的化学通式为siox，其中0＜x≤2。

17、在一些实施方式中，所述负极材料的中值粒径d50为4μm~9μm；

18、在一些实施方式中，所述负极材料的比表面积0.5 m2/g~3.0m2/g；

19、在一些实施方式中，所述负极材料在20kn压力下的粉末电导率为0.2 s/cm ~10.0s/cm。

20、在一些实施方式中，所述负极材料振实密度为0.75 g/cm3~2.00g/cm3。

21、在一些实施方式中，所述负极材料中的碳元素的质量含量为mc%，2≤mc≤15。

22、在一些实施方式中，所述负极材料中水的质量百分含量为m水%，0.01≤m水≤0.1。

23、在一些实施方式中，位于所述硅基活性物质至少部分表面的碳材料形成碳层，所述碳层的厚度为50nm~1000nm。

24、第二方面，本申请提供一种电池，包括如第一方面所述的负极材料。

25、本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：

26、本申请提供的负极材料，包括硅基活性物质及位于所述硅基活性物质至少部分表面的碳材料。在本申请中，通过色差测试，所述负极材料的亮度l、红绿色度a、黄蓝色度b，满足以下关系：15≤l≤35，-2≤a≤5，-2≤b≤5。由于碳材料与硅、硅氧化物、金属m化合物之间存在色差，当碳材料完全包覆硅基活性物质时，负极材料的亮度l降低；当硅基活性物质表面的碳材料过少时，负极材料的a值及b值过高。本申请通过控制负极材料的色差参数，并协同控制负极材料中金属m化合物的最强特征峰半峰宽与硅的特征峰半峰宽的比值在0.2~0.8范围内，能够调节硅基活性物质中金属m化合物的质量占比，由于金属m化合物具有惰性，在适量的金属m化合物与碳材料的协同作用下，能够减少硅基活性物质（特别是硅和硅氧化物）与电解液之间的副反应发生，减少活性锂离子的消耗，增强负极材料与电解液接触的界面稳定性，提升负极材料的首次库伦效率及比容量，降低负极材料的膨胀效率。

技术特征：

1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括硅基活性物质及位于所述硅基活性物质至少部分表面的碳材料，所述硅基活性物质包括硅、硅氧化物及金属m化合物中的至少一种；

2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：

3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述金属m元素包括li、mg、al、ti及cu中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，fwhm（m）>0.2；和/或，fwhm（si）>0.2。

5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述金属m化合物包括金属硅化物和金属硅酸盐中的至少一种；和/或

6.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，通过x射线光电子能谱测试所述负极材料，所述负极材料表面具有c-o、c=o和coo-中的至少一种含氧基团；和/或，通过红外光谱测试所述负极材料，所述负极材料表面具有o-h及c-h中的至少一种官能团。

7.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：

8.根据权利要求1~7任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：

9.根据权利要求1~7任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料满足以下特征中的至少一种：

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1~9任一项所述的负极材料。

技术总结
本申请提出负极材料及电池，所述负极材料包括硅基活性物质及位于所述硅基活性物质至少部分表面的碳材料，所述硅基活性物质包括硅、硅氧化物及金属M化合物；对所述负极材料进行Lab色差测试，得到所述负极材料的亮度L、红绿色度a、黄蓝色度b，其中，15≤L≤35，‑2≤a≤5，‑2≤b≤5；在所述负极材料的XRD图谱中，负极材料中金属M的化合物中的最强特征峰的半峰宽为FWHM<subgt;（M）</subgt;，硅（111）面的特征峰的半峰宽为FWHM<subgt;（Si）</subgt;，0.2＜FWHM<subgt;(M)</subgt;/FWHM<subgt;(Si)</subgt;＜0.8。本申请提供的负极材料，能够提升负极材料的首效及循环稳定性，降低负极材料的膨胀效率。

技术研发人员：谢维,邓志强,庞春雷,何鹏,任建国,贺雪琴
受保护的技术使用者：贝特瑞新材料集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16