【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電池材料，特別是涉及一種硅復合材料及其制備方法、負極極片、二次電池和用電裝置。
技術介紹
1、這里的陳述僅提供與本申請有關的背景信息，而不必然構成現有技術。
2、近年來，隨著鋰離子電池的應用范圍越來越廣泛，鋰離子電池廣泛應用于水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領域。由于鋰離子電池取得了極大的發展，因此對其能量密度、和循環性能等也提出了更高的要求。
3、硅基材料因遠高于碳基材料的容量而得到關注，因為更高的容量意味著可以實現更高的能量密度。然而，含硅基材料的電池循環性能和快充性能依然有待進一步改善。
技術實現思路
1、本申請提供一種循環性能和快充性能好的硅復合材料及其制備方法，以及使用該硅復合材料的負極極片、二次電池和用電裝置。
2、本申請的第一方面，提供一種硅復合材料，包括一維導電材料、內芯以及包覆層，所述包覆層包覆于所述內芯的外表面，所述一維導電材料設于所述包覆層的外表面，所述內芯包含硅基材料。
3、上述硅復合材料，將所述一維導電材料設于硅基材料的包覆層外表面，如此綜合提升循環性能和快充性能。
4、在其中一些實施例中，所述一維導電材料自所述包覆層的外表面向外伸展。
5、在其中一些實施例中，所述包覆層的外表面還具有催化劑顆粒，所述一維導電材料設于所述催化劑顆粒的表面；
6、可選地，所述催化劑顆粒包括過渡金屬納米
7、進一步可選地，所述過渡金屬納米顆粒包括鐵納米顆粒、鈷納米顆粒和鎳納米顆粒中的一種或多種；
8、可選地，所述包覆層包括碳包覆層；
9、進一步可選地，所述碳包覆層包括無定型碳。
10、在其中一些實施例中，以所述硅基材料的質量計，所述催化劑顆粒的質量百分比為0.001％～0.3％。
11、在其中一些實施例中，所述一維導電材料包括碳納米管；
12、可選地，所述碳納米管具有如下特征中的一種或多種：
13、(1)平均管長為0.5μm～10μm；可選地，所述碳納米管的平均管長為1μm～10μm；
14、(2)平均管徑為1nm～50nm；可選地，所述碳納米管的平均管徑為20nm～30nm。
15、在其中一些實施例中，以所述硅基材料的質量計，所述一維導電材料的質量百分比為0.01％～5％；可選地，所述催化劑顆粒的質量百分比為0.4％～5％。
16、在其中一些實施例中，所述硅復合材料的dv50為1μm～30μm。
17、在其中一些實施例中，所述硅基材料包括硅氧化合物、硅碳復合物、單質硅或者硅合金中的一種或多種。
18、本申請的第二方面，提供一種硅復合材料的制備方法，包括如下步驟：
19、于內芯的外表面制備包覆層，所述內芯包含硅基材料；
20、于所述包覆層的外表面制備一維導電材料。
21、上述制備方法步驟簡單，便于工業化推廣應用。同時，該制備方法于所述包覆層的外表面制備一維導電材料，減少了漿料中加入一維導電材料產生的漿料凝膠及團聚的問題，使負極極片的工藝易于進行。
22、在其中一些實施例中，于所述包覆層的外表面制備一維導電材料包括以下步驟：
23、于所述包覆層的外表面制備催化劑顆粒；
24、于所述催化劑顆粒的表面制備一維導電材料；
25、可選地，所述催化劑顆粒包括過渡金屬納米顆粒；
26、進一步可選地，所述過渡金屬納米顆粒包括鐵納米顆粒、鈷納米顆粒和鎳納米顆粒中的一種或多種。
27、在其中一些實施例中，于所述包覆層的外表面制備催化劑顆粒包括以下步驟：
28、于所述包覆層的表面制備過渡金屬氧化物和/或過渡金屬氫氧化物；
29、在還原氣氛下進行煅燒，使所述過渡金屬氧化物和/或過渡金屬氫氧化物生成過渡金屬納米顆粒；
30、可選地，所述煅燒的溫度為600℃～800℃。
31、在其中一些實施例中，所述一維導電材料原位生長于所述催化劑顆粒的表面。
32、在其中一些實施例中，所述一維導電材料包括碳納米管，于所述催化劑顆粒的表面制備一維導電材料包括以下步驟：
33、通入碳源氣體，于所述催化劑顆粒的表面原位生長所述碳納米管；
34、可選地，所述碳源氣體包括烴類氣體；更進一步可選地，所述碳源氣體包括ch4、c2h2和丙烯中的一種或多種。
35、本申請的第三方面，提供一種負極極片，包括負極集流體以及設置在所述負極集流體至少一個表面上的負極活性材料層，所述負極活性材料層包括第一方面所述的硅復合材料或第二方面所述的制備方法制備得到的硅復合材料中的一種或多種。
36、在其中一些實施例中，所述負極活性材料層還包括碳基材料；
37、可選地，所述硅復合材料與所述碳基材料的質量比為(10％～90％):(90％～10％)。
38、本申請的第四方面，提供一種二次電池，包括第三方面所述的負極極片。
39、本申請的第五方面，提供一種用電裝置，包括第三方面所述負極極片或第四方面所述的二次電池中的一種或多種。
40、本申請的一個或多個實施例的細節在下面的附圖和描述中提出。本申請的其他特征、目的和優點將從說明書、附圖以及權利要求書變得明顯。
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1.一種硅復合材料，其特征在于，包括一維導電材料、內芯以及包覆層，所述包覆層包覆于所述內芯的外表面，所述一維導電材料設于所述包覆層的外表面，所述內芯包含硅基材料。
2.根據權利要求1所述的硅復合材料，其特征在于，所述一維導電材料自所述包覆層的外表面向外伸展。
3.根據權利要求1或2所述的硅復合材料，其特征在于，所述包覆層的外表面還具有催化劑顆粒，所述一維導電材料設于所述催化劑顆粒的表面；
4.根據權利要求3所述的硅復合材料，其特征在于，以所述硅基材料的質量計，所述催化劑顆粒的質量百分比為0.001％～0.3％。
5.根據權利要求1～4任一項所述的硅復合材料，其特征在于，所述一維導電材料包括碳納米管；
6.根據權利要求1～5任一項所述的硅復合材料，其特征在于，以所述硅基材料的質量計，所述一維導電材料的質量百分比為0.01％～5％；可選地，所述催化劑顆粒的質量百分比為0.4％～5％。
7.根據權利要求1～6任一項所述的硅復合材料，其特征在于，所述硅復合材料的Dv50為1μm～30μm。
8.根據權利要
9.一種硅復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
10.根據權利要求9所述的硅復合材料的制備方法，其特征在于，于所述包覆層的外表面制備一維導電材料包括以下步驟：
11.根據權利要求10所述的硅復合材料的制備方法，其特征在于，于所述包覆層的外表面制備催化劑顆粒包括以下步驟：
12.根據權利要求10或11所述的硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述一維導電材料原位生長于所述催化劑顆粒的表面。
13.根據權利要求10～12任一項所述的硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述一維導電材料包括碳納米管，于所述催化劑顆粒的表面制備一維導電材料包括以下步驟：
14.一種負極極片，其特征在于，包括負極集流體以及設置在所述負極集流體至少一個表面上的負極活性材料層，所述負極活性材料層包括權利要求1～8任一項所述的硅復合材料或權利要求9～13任一項所述的制備方法制備得到的硅復合材料中的一種或多種。
15.根據權利要求14所述的負極極片，其特征在于，所述負極活性材料層還包括碳基材料；
16.一種二次電池，其特征在于，包括權利要求14或15所述的負極極片。
17.一種用電裝置，其特征在于，包括權利要求14或15所述負極極片或權利要求16所述的二次電池中的一種或多種。
...【技術特征摘要】
1.一種硅復合材料，其特征在于，包括一維導電材料、內芯以及包覆層，所述包覆層包覆于所述內芯的外表面，所述一維導電材料設于所述包覆層的外表面，所述內芯包含硅基材料。
2.根據權利要求1所述的硅復合材料，其特征在于，所述一維導電材料自所述包覆層的外表面向外伸展。
3.根據權利要求1或2所述的硅復合材料，其特征在于，所述包覆層的外表面還具有催化劑顆粒，所述一維導電材料設于所述催化劑顆粒的表面；
4.根據權利要求3所述的硅復合材料，其特征在于，以所述硅基材料的質量計，所述催化劑顆粒的質量百分比為0.001％～0.3％。
5.根據權利要求1～4任一項所述的硅復合材料，其特征在于，所述一維導電材料包括碳納米管；
6.根據權利要求1～5任一項所述的硅復合材料，其特征在于，以所述硅基材料的質量計，所述一維導電材料的質量百分比為0.01％～5％；可選地，所述催化劑顆粒的質量百分比為0.4％～5％。
7.根據權利要求1～6任一項所述的硅復合材料，其特征在于，所述硅復合材料的dv50為1μm～30μm。
8.根據權利要求1～7任一項所述的硅復合材料，其特征在于，所述硅基材料包括硅氧化合物、硅碳復合物、單質硅或者硅合金中的一種或多種。
9.一種硅復合材料...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳凱，史東洋，陳寧，劉智，王羽臻，呂瑞景，
申請(專利權)人：寧德時代新能源科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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