【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電池，涉及一種負極材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、負極極片的鋰離子傳輸迂曲度對其性能有著重要影響，傳輸迂曲度比較高時，離子傳輸內阻較大。當進行大倍率充電時，傳輸到負極側的鋰離子來不及擴散到負極內部，就會在負極極片表面產生聚集、析出，析鋰嚴重時電池將發生內部短路，既降低了電池的使用壽命，又帶來了嚴重的安全隱患。降低鋰離子傳輸的迂曲度是提高電池大倍率充電性能的重要策略。
2、因此，如何降低負極極片的鋰離子傳輸迂曲度，是亟需解決的難題。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種負極材料及其制備方法和應用。本專利技術提供的負極材料中，活性物質的表面上纏繞分布有一維快離子導體，能夠有效降低負極極片的鋰離子傳輸迂曲度。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供了一種負極材料，所述負極材料包括活性物質，和纏繞分布在所述活性物質表面的一維快離子導體；所述一維快離子導體的長徑比為50-200，例如可以是50、55、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、195或200等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
4、本專利技術提供的負極材料中，活性物質的表面上纏繞分布有一維快離子導體，由于快離子導體一維結構的限制，鋰離子只能沿著一維方向傳輸，因此采用該負極材料制備負極極片時，能夠有
5、本專利技術的一維快離子導體具有較高的長徑比，一維快離子導體之間互相纏結，可以有效提高極片內聚力，從而能夠避免體積變化或者熱應力等對極片的影響，有助于提高電池的循環性能。同時，采用限定的長徑比范圍的一維快離子導體，能夠讓一維快離子導體均勻纏繞在活性物質表面，避免團聚現象，從而降低鋰離子傳輸迂曲度，使電池實現快充快放。
6、本專利技術的一維快離子導體結構穩定，可以反復脫嵌鋰，不會發生粉化破碎。且一維快離子導體質地較軟，在電池組裝過程中，不會發生脆性斷裂，可保持結構完整。
7、優選地，所述活性物質包括石墨和/或硅碳材料。
8、優選地，所述石墨包括石墨一次顆粒和/或石墨二次顆粒。
9、優選地，所述活性物質的粒徑范圍為1-50μm，其中單顆活性物質的粒徑例如可以是1μm、2μm、5μm、8μm、10μm、20μm、30μm、40μm或50μm等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
10、優選地，所述一維快離子導體的鋰離子電導率≥10-5s/cm，例如可以是1×10-5s/cm、1.1×10-5s/cm、1.2×10-5s/cm、1.3×10-5s/cm、1.5×10-5s/cm、2×10-5s/cm、3×10-5s/cm、5×10-5s/cm、1×10-4s/cm、5×10-4s/cm、1×10-3s/cm、5×10-3s/cm或1×10-2s/cm等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
11、本專利技術中，一維快離子導體嵌鋰后具有較高的鋰離子傳輸速率，鋰離子電導率滿足上述范圍。
12、優選地，所述一維快離子導體的電子電導率>10-6s/cm，例如可以是10-5s/cm、10-4s/cm、10-3s/cm、10-2s/cm、10-1s/cm、1s/cm、10s/cm、102s/cm、103s/cm、104s/cm、105s/cm、106s/cm、107s/cm或108s/cm等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用，優選為≥10-1s/cm。
13、本專利技術中，一維快離子導體可以導電子，也可以不導電子，均能實現降低鋰離子傳輸迂曲度等目標。但采用導電子的一維快離子導體，即電子電導率>10-6s/cm的一維快離子導體可產生額外的效果：可減少負極極片中導電劑的使用，從而降低負極極片的電子傳輸迂曲度，并提高電池能量密度。進一步地，當一維快離子導體具有高電子電導率(≥10-1s/cm)時，效果更優，可進一步減少甚至取消負極極片中的導電劑，使得負極極片具有更低的電子傳輸迂曲度，能夠有效提高電池的能量密度，同時負極極片的電子電導率較高，歐姆極化較小。
14、本專利技術中，當一維快離子導體的鋰離子電導率和電子電導率滿足上述保護范圍時，利于傳輸鋰離子和電子，從而有利于提升負極極片和電池的性能。
15、優選地，所述一維快離子導體的直徑為20-100nm，例如可以是20nm、30nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
16、優選地，所述一維快離子導體的長度為3-10μm，例如可以是3μm、4μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm或10μm等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
17、優選地，所述一維快離子導體包括無機納米線。
18、優選地，所述無機納米線包括非金屬納米線和/或含金屬納米線；所述含金屬納米線包括金屬單質納米線和/或金屬氧化物納米線。
19、優選地，所述非金屬納米線包括硅納米線。
20、優選地，所述金屬單質納米線包括金納米線、銀納米線、鋁納米線、鎂納米線、鍺納米線、錫納米線、鈦納米線或鎵納米線中的任意一種或至少兩種的組合，優選為銀納米線。
21、優選地，所述金屬氧化物納米線包括氧化鋅納米線。
22、優選地，以所述活性物質的質量為100％計，所述一維快離子導體的質量分數為0.1％-10％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.625％、0.7％、0.75％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
23、本專利技術中，當一維快離子導體的質量分數滿足上述保護范圍時，一維快離子導體分散均勻，可盡量避免團聚現象。
24、第二方面，本專利技術提供了一種第一方面所述的負極材料的制備方法，所述制備方法包括：
25、將活性物質和含一維快離子導體的溶液進行脫泡混合，然后進行烘干，得到所述負極材料，其中，所述一維快離子導體的長徑比為50-200。
26、本專利技術通過脫泡混合和烘干等步驟，即可使一維快離子導體纏繞分布在活性物質表面，該工藝方法簡單，可有效降低制造成本。
27、優選地，所述含一維快離子導體的溶液中的溶本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種負極材料，其特征在于，所述負極材料包括活性物質，和纏繞分布在所述活性物質表面的一維快離子導體；
2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述活性物質包括石墨和/或硅碳材料；
3.根據權利要求1或2所述的負極材料，其特征在于，所述一維快離子導體的鋰離子電導率≥10-5S/cm；
4.一種權利要求1-3任一項所述的負極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述含一維快離子導體的溶液中，一維快離子導體的濃度為0.001-10mg/mL；
6.一種負極極片，其特征在于，所述負極極片包括集流體和設置于集流體至少一側表面的活性層；
7.根據權利要求6所述的負極極片，其特征在于，所述活性層中還包括固態電解質和/或導電劑；
8.一種權利要求6或7所述的負極極片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述脫泡混合的原料還包括固態電解質和/或導電劑；
10.一種二次
...【技術特征摘要】
1.一種負極材料，其特征在于，所述負極材料包括活性物質，和纏繞分布在所述活性物質表面的一維快離子導體；
2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述活性物質包括石墨和/或硅碳材料；
3.根據權利要求1或2所述的負極材料，其特征在于，所述一維快離子導體的鋰離子電導率≥10-5s/cm；
4.一種權利要求1-3任一項所述的負極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述含一維快離子導體的溶液中，一維快離子導體的濃度為0.001-10mg/ml；
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫連平，鄒玉剛，沈雪松，翟婧如，
申請(專利權)人：濰柴動力股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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