负极材料及其制备方法、负极极片、电池与流程

本申请涉及电池，特别涉及一种负极材料及其制备方法、负极极片、电池。

背景技术：

1、硅因其极高的理论比容量，被广泛应用于锂离子电池负极材料。然而，硅材料在充放电过程中因巨大的体积膨胀导致电极材料结构粉化，从而造成负极容量快速衰减。此外，硅本征电导率与锂离子扩散系数较差，进一步限制了负极的倍率性能。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种负极材料及其制备方法、负极极片、电池。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种负极材料，所述负极材料包括：改性硅纳米片和mxene纳米片，所述mxene纳米片表面贴合所述改性硅纳米片。

3、在一种可能的实现方式中，所述改性硅纳米片的平面横向尺寸为0.1μm~10μm。

4、在另一种可能的实现方式中，所述改性硅纳米片的厚度为100nm~200nm。

5、在另一种可能的实现方式中，所述改性硅纳米片为阳离子表面活性剂对硅纳米片进行改性得到的。

6、在另一种可能的实现方式中，所述阳离子表面活性剂选自聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯亚胺中的至少一种。

7、在另一种可能的实现方式中，所述硅纳米片选自光伏硅废料。

8、在另一种可能的实现方式中，所述mxene纳米片选自ti3c2tx、ti2ctx、v2ctx、nb2ctx中的至少一种；

9、tx表示所述mxene纳米片的官能团。

10、另一方面，提供了一种负极材料的制备方法，所述负极材料如上述任一项所述，所述制备方法包括：

11、通过阳离子表面活性剂对硅纳米片进行改性处理，得到改性硅纳米片的分散液；

12、制备mxene纳米片的分散液；

13、将所述改性硅纳米片的分散液与所述mxene纳米片的分散液混合，冷冻干燥后得到负极材料。

14、另一方面，提供了一种负极极片，所述负极极片包括上述任一项所述的负极材料或上述制备方法制得的负极材料。

15、另一方面，提供了一种电池，所述电池包括：壳体、容纳于所述壳体内部的电解液、负极极片、正极极片和隔膜，其中，所述负极极片如上述所述，且所述负极极片与所述正极极片由所述隔膜隔开。

16、本申请实施例提供了一种负极材料，该负极材料包括改性硅纳米片和mxene纳米片，mxene纳米片表面贴合改性硅纳米片形成紧密接触的异质结构。mxene纳米片具有类金属的高导电性，是传统碳材料的数倍至数十倍，在负极材料中，mxene纳米片相互搭接，构建三维多级导电网络。由于改性硅纳米片和mxene纳米片均为二维片层，二者形成“面-面”接触结构。一方面，这种“面-面”接触结构可大幅提升两相接触面积，既增强改性硅纳米片与mxene纳米片之间的静电吸附作用，提升复合结构整体稳定性，又可构建连续宽阔的电子传输通道，有效降低两相界面电阻；另一方面，在这种“面-面”接触结构中，改性硅纳米片在锂化/去锂化过程中产生的体积膨胀应力可均匀传递至与之紧密贴合的mxene纳米片上，避免了“点-面”接触结构中局部应力集中导致的颗粒破碎或界面剥离问题。可见，本申请实施例提供的负极材料兼具高容量、高导电性和高结构稳定性，在充放电过程中可实现高可逆容量、长循环寿命和优异的倍率性能。

1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括：改性硅纳米片和mxene纳米片，所述mxene纳米片表面贴合所述改性硅纳米片。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述改性硅纳米片的平面横向尺寸为0.1μm~10μm。

3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述改性硅纳米片的厚度为100nm~200nm。

4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述改性硅纳米片为阳离子表面活性剂对硅纳米片进行改性得到的。

5.根据权利要求4所述的负极材料，其特征在于，所述阳离子表面活性剂选自聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯亚胺中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的负极材料，其特征在于，所述硅纳米片选自光伏硅废料。

7.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述mxene纳米片选自ti3c2tx、ti2ctx、v2ctx、nb2ctx中的至少一种；

8.一种负极材料的制备方法，其特征在于，所述负极材料如权利要求1至7任一项所述，所述制备方法包括：

9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括权利要求1至7任一项所述的负极材料或者权利要求8所述的制备方法制得的负极材料。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括：壳体、容纳于所述壳体内部的电解液、负极极片、正极极片和隔膜，其中，所述负极极片如权利要求9所述，且所述负极极片与所述正极极片由所述隔膜隔开。