(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111544685.2 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 珠海冠宇电池股份有限公司 地址 519180 广东省珠海市斗门区井岸镇 珠峰大道 209号 (72)发明人 李晓航　刘春洋　李素丽　 (74)专利代理 机构 北京知元同创知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11535 代理人 刘元霞　谢怡婷 (51)Int.Cl. H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 4/13(2010.01) H01M 4/38(2006.01) (54)发明名称 一种负极材 料及包括该负极材 料的电池 (57)摘要 本发明提供了一种负极材料及包括该负极 材料的电池。 所述负极材料包括多孔碳纳米笼、 硅材料和碳材料， 记为多孔碳纳米笼@硅@碳； 本 发明中， 利用金属有机框架材料制备的多孔碳纳 米笼可以作为硅材料在充放电过程中体积变化 的内部缓冲基底， 外层致密的碳沉积层进一步避 免了硅材料直接与电解液接触造成的SEI膜反复 生长等问题， 在外层限制与内部柔性多孔碳纳米 笼结构共同缓冲作用下实现了硅材料在充放电 过程中体积变化的控制， 由其制备得到的电池可 以实现优异的循环性能和库伦效率。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 114335533 A 2022.04.12 CN 114335533 A 1.一种负极材 料， 其特征在于， 所述负极材 料包括多孔 碳纳米笼、 硅材 料和碳材 料； 所述负极材 料具有核壳结构， 包括第一包覆层和第一核芯； 所述第一包覆层中包括所述 碳材料； 第一核芯具有 核壳结构， 包括第二包覆层和第二核芯； 所述第二包覆层中包括所述硅材 料， 所述第二核芯中包括多孔 碳纳米笼。 2.根据权利要求1所述的负极材料， 其特征在于， 所述第一包覆层的厚度为200nm～ 400nm； 和/或， 所述第二包覆层的厚度为3 0nm～100nm。 3.根据权利要求1所述的负极材料， 其特征在于， 所述第一核 芯的中值粒径Dv50为0.6 μm ～6 μm； 和/或， 所述第二核芯的中值粒径Dv50为0.5 μm～6 μm。 4.根据权利要求1所述的负极材料， 其特征在于， 所述负极材料的中值粒径Dv50为1 μm～ 6.5 μm。 5.根据权利要求1所述的负极材料， 其特征在于， 所述多孔碳纳米笼的粒径为500nm～ 1000nm， 最可几孔径为 40nm～80nm， 比表面积为80～16 0m2/g。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的负极材料， 其特征在于， 所述硅材料的质量占所述负 极材料总质量的5～3 0wt％； 和/或， 所述碳材料的质量占所述负极材 料总质量的10～6 0wt％。 7.根据权利要求1 ‑5任一项所述的负极材料， 其特征在于， 所述硅材料是由硅源气体形 成的， 所述硅源气体选自SiH4、 Si2H6中的至少一种； 和/或， 所述碳材料是由碳源气体形成的， 所述碳源气体选自一氧化碳、 甲烷、 乙烯、 丙烯中的 至少一种。 8.一种负极片， 其特 征在于， 所述负极片包括权利要求1 ‑7任一项所述的负极材 料。 9.根据权利要求8所述的负极片， 其特征在于， 所述负极片包括集流体和涂覆在集流体 至少一侧表 面的活性物质层， 其中， 所述活性物质层 包括权利要求 1‑7任一项所述的负极材 料。 10.一种电池， 其特 征在于， 包括权利要求8或9所述的负极片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114335533 A 2一种负极材料及包 括该负极材料的电池 技术领域 [0001]本发明属于电池技 术领域， 具体涉及一种负极材 料及包括该负极材 料的电池。 背景技术 [0002]新一代的锂离子电池需要高能量密度的负极材料来支持， 硅负极材料的理论克容 量是传统石墨材料 的10倍以上， 其具有高嵌锂能力的同时却存在体积膨胀严重、 电池循环 性能差的缺 点。 [0003]碳包覆硅的方式是目前缓解硅体积膨胀的常用策略， 碳包覆层可以在实现传 导锂 离子的同时减小硅的体积变化， 同时有助于提高负极结构的导电性能。 但单一的包覆方式 仍无法很好的解决充放电过程中硅体积膨胀带来的不利影响。 发明内容 [0004]为了改善现有的硅材料在充放电过程中体积变化大导致的负极集流体与负极活 性物质的分离、 SEI膜反复破裂 ‑生长等问题， 本发明提供了一种负极材料及包括该负极材 料的电池。 所述负极材料具有柔性多孔碳@硅@致密碳的多层结构， 通过内部柔性多孔碳和 外层致密碳的共同作用， 实现了对负极材料在充放电过程中体积变化的有效控制， 从而使 得制备得到的电池具有优异的循环性能和库伦效率。 [0005]本发明目的是通过如下技 术方案实现的： [0006]一种负极材 料， 所述负极材 料包括多孔 碳纳米笼、 硅材 料和碳材 料； [0007]所述负极材 料具有核壳结构， 包括第一包覆层和第一核芯； [0008]所述第一包覆层中包括所述 碳材料； [0009]第一核芯具有 核壳结构， 包括第二包覆层和第二核芯； [0010]所述第二包覆层中包括所述硅材 料， 所述第二核芯中包括多孔 碳纳米笼。 [0011]在本发明的一个具体方案中， 所述负极材 料呈颗粒状且具有 核壳结构。 [0012]在本发明的一个具体方案中， 所述负极材 料记为多孔 碳纳米笼@硅@碳。 [0013]在本发明的一个具体方案中， 第二包覆层由所述硅材料沉积在多孔碳纳 米笼的孔 内部和表面而形成， 也称硅包覆层。 所述第二包覆层可以是完全 包覆， 也可以是部分包覆。 [0014]在本发明的一个具体方案中， 第一包覆层由所述碳材料包覆在第一核芯表面而形 成， 也称碳包覆层。 所述第一包覆层可以是完全 包覆， 也可以是部分包覆。 [0015]在本发明的一个具体方案中， 所述第一包覆层的厚度为200nm～400nm， 优选为 250nm～350nm， 例如为200nm、 220nm、 240nm、 250nm、 280nm、 300nm、 320nm、 350nm、 380nm或 400nm。 [0016]在本发明的一个具体方案中， 所述第二包覆层的厚度为30nm～100nm， 优选为40nm ～70nm， 例如为3 0nm、 40nm、 5 0nm、 60nm、 70nm、 80nm、 90nm或10 0nm。 [0017]在本发明的一个具体方案中， 所述第一核芯的中值粒径Dv50为0.6μm～6μm， 例如 0.6 μm、 1 μm、 1.8 μm、 2 μm、 3 μm、 4 μm、 5 μm或6 μm。说　明　书 1/7 页 3 CN 114335533 A 3