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一種硅基復(fù)合材料、負(fù)極極片與二次電池的制作方法

文檔序號(hào):42300080發(fā)布日期:2025-06-27 18:41閱讀:6來(lái)源:國(guó)知局

本申請(qǐng)涉及電池,具體涉及一種卷繞型二次電芯。


背景技術(shù):

1、硅基材料在被用于二次電池負(fù)極活性材料時(shí)相比于傳統(tǒng)的碳基材料具有極高理論容量的優(yōu)勢(shì),但其在進(jìn)行充放電循環(huán)過(guò)程中體積效應(yīng)非常嚴(yán)重,從而會(huì)不斷地破壞極片上形成的sei膜,導(dǎo)致活性鋰的損失,甚至造成隔膜損壞導(dǎo)致電池短路;另一方面,硅基材料的導(dǎo)電性差,因此倍率性能基本無(wú)法達(dá)到應(yīng)用要求。

2、為此人們嘗試對(duì)硅基材料進(jìn)行尺寸納米化或者包覆層改性等優(yōu)化,但這樣的做法有可能會(huì)降低材料的實(shí)際容量以及制備電極極片時(shí)的壓實(shí)密度,應(yīng)用范圍大大受限。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供了一種硅基復(fù)合材料,該產(chǎn)品基于以納米尺寸的硅碳復(fù)合顆粒作為內(nèi)核,同時(shí)以納米片狀的鋅咪唑骨架的mof材料zif-90的衍生碳納米片作為外殼構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu),不僅可以實(shí)現(xiàn)良好的硅元素體積效應(yīng)限制作用,保障其作為負(fù)極極片活性材料時(shí)的尺寸穩(wěn)定性,同時(shí)導(dǎo)電性高,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好,可實(shí)現(xiàn)高壓實(shí)密度,進(jìn)一步制備的二次電池在實(shí)現(xiàn)高容量、優(yōu)異循環(huán)性能時(shí)還可兼顧高倍率性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,在本申請(qǐng)的第一方面,本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N硅基復(fù)合材料,包括復(fù)合顆粒,所述復(fù)合顆粒包括內(nèi)核和外殼;

3、所述內(nèi)核包括硅碳復(fù)合顆粒;

4、所述外殼包括mof材料zif-90衍生碳納米片;

5、所述硅基復(fù)合材料的平均粒徑為3~10nm,硅元素質(zhì)量百分含量為35~60%,鋅元素質(zhì)量百分含量為3~6%。

6、作為本申請(qǐng)的實(shí)施方案,所述內(nèi)核的平均粒徑為0.7~4nm。

7、作為本申請(qǐng)的實(shí)施方案,所述mof材料zif-90衍生碳納米片還包括摻雜元素,所述摻雜元素包括鐵元素、錫元素中的至少一種。

8、作為本申請(qǐng)的實(shí)施方案,所述硅基復(fù)合材料的比表面積為6~12m2/g。

9、作為本申請(qǐng)的實(shí)施方案,所述硅基復(fù)合材料的粉末電阻≤20ω。

10、在本申請(qǐng)的第二方面,本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N負(fù)極極片,包括負(fù)極材料層,所述負(fù)極材料層包括本申請(qǐng)所述硅基復(fù)合材料。

11、在本申請(qǐng)的第三方面,本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N二次電池,包括本申請(qǐng)所述負(fù)極極片。

12、在本申請(qǐng)的第四方面,本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用電裝置,包括所述二次電池,所述二次電池作為所述用電裝置的供電電源。

13、本申請(qǐng)的有益效果在于:

14、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N硅基復(fù)合材料,該產(chǎn)品基于以納米尺寸的硅碳復(fù)合顆粒作為內(nèi)核,同時(shí)以納米片狀的鋅咪唑骨架的mof材料zif-90的衍生碳納米片作為外殼構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu),不僅可以實(shí)現(xiàn)良好的硅元素體積效應(yīng)限制作用,保障其作為負(fù)極極片活性材料時(shí)的尺寸穩(wěn)定性,同時(shí)導(dǎo)電性高,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好,可實(shí)現(xiàn)高壓實(shí)密度,進(jìn)一步制備的二次電池在實(shí)現(xiàn)高容量、優(yōu)異循環(huán)性能時(shí)還可兼顧高倍率性能。



技術(shù)特征:

1.一種硅基復(fù)合材料,其特征在于,包括復(fù)合顆粒,所述復(fù)合顆粒包括內(nèi)核和外殼;

2.如權(quán)利要求1所述硅基復(fù)合材料,其特征在于,所述硅基復(fù)合材料的平均粒徑4~6nm,和或,所述硅基復(fù)合材料中硅元素的質(zhì)量百分含量為46~51%。

3.如權(quán)利要求1所述硅基復(fù)合材料,其特征在于,所述內(nèi)核的平均粒徑為0.7~4nm。

4.如權(quán)利要求1所述硅基復(fù)合材料,其特征在于,所述mof材料zif-90衍生碳納米片還包括摻雜元素,所述摻雜元素包括銅元素、鐵元素、錫元素、鈣元素中的至少一種。

5.如權(quán)利要求1所述硅基復(fù)合材料,其特征在于,所述硅基復(fù)合材料的比表面積為6~12m2/g。

6.如權(quán)利要求1所述硅基復(fù)合材料,其特征在于,所述硅基復(fù)合材料的粉末電阻≤20ω.m。

7.如權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述硅基復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

8.一種負(fù)極極片,其特征在于,包括負(fù)極材料層,所述負(fù)極材料層包括權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述硅基復(fù)合材料。

9.一種二次電池,包括權(quán)利要求8所述負(fù)極極片。

10.一種用電裝置,其特征在于,包括權(quán)利要求9所述二次電池,所述二次電池作為所述用電裝置的供電電源。


技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種硅基復(fù)合材料、負(fù)極極片與二次電池,屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。該產(chǎn)品基于以納米尺寸的硅碳復(fù)合顆粒作為內(nèi)核,同時(shí)以納米片狀的鋅咪唑骨架的MOF材料ZIF?90的衍生碳納米片作為外殼構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu),不僅可以實(shí)現(xiàn)良好的硅元素體積效應(yīng)限制作用,保障其作為負(fù)極極片活性材料時(shí)的尺寸穩(wěn)定性,同時(shí)導(dǎo)電性高,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好,可實(shí)現(xiàn)高壓實(shí)密度,進(jìn)一步制備的二次電池在實(shí)現(xiàn)高容量、優(yōu)異循環(huán)性能時(shí)還可兼顧高倍率性能。

技術(shù)研發(fā)人員:姚玉婷,吳聲本,陳杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者:浙江鋰威能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/6/26
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