权利要求
内核，所述内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳;以及
包覆层，所述包覆层将所述内核包裹于内，所述包覆层包括一层或多个层;
其中，所述包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述包覆层具有单层结构，所述包覆层的材料包括所述固态电解质或所述异质结构碳;
或者，所述包覆层包括中间层和外层，所述中间层包覆所述内核，所述外层包覆所述中间层，所述中间层和所述外层中的一者的材料包括所述固态电解质，另一者的材料包括所述异质结构碳。
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述内核为颗粒形态，所述内核的D50粒径为0.8μm～3μm;
所述硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质以及硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，所述含硅物质分布于所述硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
4.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述固态电解质包括无机物以及有机物中的一种或多种，其中，所述无机物包括LiOH、Li2O、Li2CO3以及偏
铝酸
锂中的一种或多种，所述有机物包括R0OLi以及R0OCO2Li中的一种或多种，R0每次出现时分别独立地选自C1～C10的烷基。
5.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的孔径为3.8nm～7.0nm;
所述负极材料的D50粒径为5μm～13μm;
在所述负极材料中，硅元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为27%～40%，硼元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为0.55%～1%，铝元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为0%～2.3%，锂元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为0%～2.5%，碳元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为52%～65%，以及氧元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为1.6%～4.2%。
6.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供内核，所述内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳;以及
在所述内核的表面形成包覆层，获得所述负极材料;
其中，所述包覆层包括一层或多个层，所述包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述内核的制备方法包括如下步骤：
提供硼掺杂的多孔碳，将所述硼掺杂的多孔碳和第一硅源混合球磨，获得第一
复合材料;
在惰性气体氛围下，以所述第一复合材料作为沉积基体，通入气体形态的第二硅源，所述第二硅源裂解形成硅原子而沉积于所述第一复合材料，获得第二复合材料;以及
对所述第二复合材料进行等离子体处理，获得所述内核;
其中，所述第一硅源选自单质硅以及硅的氧化物中的一种或多种，所述第二硅源具有下面通式(Ⅰ)所示的结构：
在通式(Ⅰ)中，R1、R2、R3和R4分别独立地包括氢、氘、卤素基团、C1～C10的脂肪族链烃基、C1～C10的脂肪族链烃氧基、或前述基团的组合;其中，卤素基团选自-F、-Cl、-Br或-I。
8.根据权利要求7所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述硼掺杂的多孔碳的制备方法包括步骤：在惰性气体的氛围下，将包括生物质材料、氧化剂和硼源的原料进行第一热处理，获得所述硼掺杂的多孔碳;可选地，在所述原料中，所述生物质材料、所述氧化剂以及所述硼源之间的质量比为(1～4)：(2～8)：(1～4);
所述生物质材料包括藻类、水葫芦、浮萍以及空心莲子草中的一种或多种;
所述硼源包括硼酸以及硼烷中的一种或多种;
在所述硼掺杂的多孔碳中，硼元素的质量占所述硼掺杂的多孔碳的总质量的百分比为1.29%～1.6%，以及碳元素的质量占所述硼掺杂的多孔碳的总质量的百分比为98%～99%;所述硼掺杂的多孔碳的比表面积为2000m2/g～2300m2/g，所述硼掺杂的多孔碳的平均孔径为3.5nm～5nm，以及所述硼掺杂的多孔碳的介孔比例为49%～66%;
所述第一热处理的温度为200℃～650℃。
9.根据权利要求7所述的负极材料的制备方法，其特征在于，在所述将所述硼掺杂的多孔碳和第一硅源混合球磨的步骤中，所述硼掺杂的多孔碳与所述第一硅源之间的质量比为75：(35～45)，所述球磨转速为450r/min～650r/min，所述球磨时间为7h～10h;
所述第二硅源选自二氯
硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷、四乙氧基硅烷以及三甲基硅烷中的一种或多种;
在所述以所述第一复合材料作为沉积基体，通入气体形态的第二硅源，所述第二硅源裂解形成硅原子而沉积于所述第一复合材料的步骤中，所述沉积的方法为原子层沉积，所述沉积在200℃～350℃下进行，所述沉积的循环次数为300次～500次;
在所述等离子体处理中，等离子体的气体来源包括氢气，处理温度为200℃～350℃，工作压力为50Pa～100Pa，功率为100W～180W。
10.根据权利要求6所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述包覆层为单层结构时，所述在所述内核的表面形成包覆层的步骤包括：在所述内核的表面形成材料包括所述固态电解质的层，获得所述包覆层;
或者，所述包覆层为单层结构时，所述在所述内核的表面形成包覆层的步骤包括：在所述内核的表面形成材料包括所述异质结构碳的层，获得所述包覆层;
或者，所述在所述内核的表面形成包覆层的步骤包括：在所述内核的表面形成中间层，然后在所述中间层的表面形成外层，获得所述包覆层;其中，所述中间层和所述外层中的一者为材料包括所述固态电解质的层，另一者为材料包括所述异质结构碳的层。
11.根据权利要求10所述的负极材料的制备方法，其特征在于，材料包括所述固态电解质的层的制备方法包括如下步骤：
提供包括铝盐的第一溶液，将所述第一溶液和第一中间体混合以获得第一混合物，控制所述第一混合物的pH为3～4，静置，获得铝酸溶胶;
提供包括锂盐的第二溶液，将所述第二溶液和所述铝酸溶胶混合反应以生成沉淀物，然后固液分离，获得所述沉淀物;以及
将所述沉淀物进行第二热处理，获得材料包括所述固态电解质的层;
其中，当所述包覆层为单层结构时，所述包覆层为材料包括所述固态电解质的层，所述第一中间体为所述内核;
或者，当所述包覆层包括所述中间层和所述外层时，所述中间层为材料包括所述固态电解质的层，且所述外层为材料包括所述异质结构碳的层，所述第一中间体为所述内核;
或者，当所述包覆层包括所述中间层和所述外层时，所述中间层为材料包括所述异质结构碳的层，且所述外层为材料包括所述固态电解质的层，所述第一中间体为所述内核和所述中间层复合形成的中间体。
12.根据权利要求11所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述铝盐包括卤化铝、醋酸铝、硝酸铝、硫酸铝、碳酸铝、磷酸铝以及铝的醇盐中的一种或多种，所述第一溶液的溶剂包括水以及C1～C10的脂肪族醇类化合物中的一种或多种;可选地，所述第一溶液的溶剂包括水和C1～C10的脂肪族醇类化合物，在所述第一溶液中，所述铝盐、所述C1～C10的脂肪族醇类化合物以及所述水之间的质量比为(6～9)：(50～62)：(2.5～3.5);
所述锂盐包括卤化锂、硝酸锂、醋酸锂、硫酸锂、
碳酸锂、磷酸锂以及锂的醇盐中的一种或多种，所述第二溶液的溶剂包括水以及C1～C10的脂肪族醇类化合物中的一种或多种;可选地，所述第二溶液的溶剂包括C1～C10的脂肪族醇类化合物和水，在所述第二溶液中，所述锂盐、所述C1～C10的脂肪族醇类化合物以及所述水之间的质量比为(35～45)：(36～56)：(8～19);
在所述将所述第二溶液和所述铝酸溶胶混合反应的步骤中，所述铝酸溶胶中铝的摩尔量与所述第二溶液中锂的摩尔量之间的比例为1：(1～1.7);所述混合反应在55℃～65℃下进行，所述混合反应的时间为2h～4h;在整个所述混合反应的过程中，反应体系的pH控制为8～9;
所述第二热处理的温度为200℃～300℃。
13.根据权利要求10所述的负极材料的制备方法，其特征在于，材料包括所述异质结构碳的层的制备方法包括步骤：提供包括第二中间体和包覆剂的第二混合物，将所述第二混合物进行煅烧处理;
其中，在所述第二混合物中，所述第二中间体与所述包覆剂之间的质量比为100：(6～12)，所述包覆剂包括碳源;
当所述包覆层为单层结构时，所述包覆层为材料包括所述异质结构碳的层，所述第二中间体为所述内核;
或者，当所述包覆层包括所述中间层和所述外层时，所述中间层为材料包括所述异质结构碳的层，且所述外层为材料包括所述固态电解质的层，所述第二中间体为所述内核;
或者，当所述包覆层包括所述中间层和所述外层时，所述中间层为材料包括所述固态电解质的层，且所述外层为材料包括所述异质结构碳的层，所述第二中间体为所述内核和所述中间层复合形成的中间体。
14.根据权利要求13所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述包覆剂包括生物质碳源和树脂碳源，所述生物质碳源与所述树脂碳源之间的质量比为(2～4)：(6～8);其中，所述生物质碳源包括木质素、纤维素、蛋白质、氨基酸以及淀粉中的一种或多种，所述树脂碳源包括酚醛树脂、脲醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂以及腰果酚树脂中的一种或多种;可选地，所述树脂碳源包括酚醛树脂和第一树脂，所述树脂碳源中所述酚醛树脂与所述第一树脂之间的质量比为5：(2～5)，所述第一树脂包括脲醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂以及腰果酚树脂中的一种或多种;
所述第二混合物的制备方法包括如下步骤：
将所述第二中间体分散于所述表面活性剂中，获得分散物;以及
将所述分散物和所述包覆剂置于融合机中以进行融合，获得所述第二混合物;
可选地，所述融合机的转速为25HZ～40HZ，所述融合的时间为6h～8h，所述表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵以及双C12-15烷基二甲基氯化铵中的一种或多种;
所述将所述第二混合物进行煅烧处理的步骤包括：在惰性气体的氛围下，将所述第二混合物升温至第一温度，于所述第一温度下恒温保持3h～5h后，继续升温至第二温度，于所述第二温度下恒温保持8h～12h，其中，所述第一温度为150℃～250℃，所述第二温度为650℃～800℃。
15.一种负极，其特征在于，所述负极包括负极集流体以及设置于负极集流体表面的负极活性材料层，所述负极活性材料层的材料包括如权利要求1至5任一项中所述的负极材料，或者所述负极活性材料层的材料包括如权利要求6至14任一项中所述的负极材料的制备方法制得的负极材料。
16.一种电池，其特征在于，所述
电池包括正极和负极，所述负极为如权利要求15所述的负极。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及负极材料技术领域，具体涉及一种负极材料、负极材料的制备方法及其应用。
背景技术
[0002]随着便携式电子设备、电动交通工具以及能源系统的快速发展，电池作为能量转化的核心装置也不断地更新迭代。
[0003]在相关技术中，可充电锂离子电池被广泛用于消费电子产品、高级机器人技术、电网规模的
储能、电动汽车等技术领域，基于石墨负极的锂离子电池的能量密度限制了这些技术领域的持续发展。硅材料是目前具有潜力前景之一的负极材料，硅材料的理论容量可达4200mAh/g，能够满足更高能量密度的二次电池需求，但是硅材料具有体积膨胀显著以及导电性较差的缺点，导致采用硅材料作为负极材料的锂离子电池存在循环性能和倍率性能较差的缺点。
发明内容
[0004]针对现有技术的不足之处，本申请提供了一种负极材料、负极材料的制备方法及其应用。
[0005]第一方面，本申请提供了一种负极材料，所述负极材料包括：
[0006]内核，所述内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳;以及
[0007]包覆层，所述包覆层将所述内核包裹于内，所述包覆层包括一层或多个层;
[0008]其中，所述包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。
[0009]第二方面，本申请提供了一种负极材料的制备方法，所述负极材料的制备方法包括如下步骤：
[0010]提供内核，所述内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳;以及
[0011]在所述内核的表面形成包覆层，获得所述负极材料;
[0012]其中，所述包覆层包括一层或多个层，所述包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。
[0013]第三方面，本申请提供了一种负极，负极包括负极集流体以及设置于负极集流体表面的负极活性材料层，负极活性材料层的材料包括如第一方面中所述的负极材料，或者所述负极活性材料层的材料包括如第二方面中所述的负极材料的制备方法制得的负极材料。
[0014]第四方面，本申请提供了一种电池，所述电池包括正极和负极，所述负极为如第三方面中所述的负极。
[0015]本申请提供了一种负极材料、负极材料的制备方法及其应用，具有如下技术效果：
[0016]在本申请实施例的负极材料中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳，硼掺杂的多孔硅碳具有分级孔径和优异的导电网络，能够改善硅材料存在的体积膨胀和低导电率的缺点，增强了应用有负极材料的电池的倍率和循环性能。
[0017]包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。当包覆层的材料包括固态电解质时，基于固态电解质具有高离子导性优势和良好的电导率，从而进一步地提高了负极材料的导电率，并且固态电解质层能够在一定程度上抑制硅材料的体积膨胀现象以及提高自然的SEI膜的稳定性，减少副反应的发生，改善硅电极粉化的现象。依托内核和固态电解质层的协同作用，进一步地改善硅材料的体积膨胀现象，从而进一步地增强了应用有负极材料的电池的循环性能。
[0018]当包覆层的材料包括异质结构碳时，异质结构碳具有三维多孔导电交联网络结构，从而赋予包覆层良好的柔韧性、机械稳定性和导电性。依托内核和异质结构碳层的协同作用，进一步地改善硅材料存在的体积膨胀和低导电率的缺点，从而进一步地增强了应用有负极材料的电池的倍率性能和循环性能。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0020]图1为本申请实施例提供的一种负极材料的制备方法的流程示意图。
[0021]图2为本申请的材料实施例1中提供的一种负极材料的结构示意图，其中，A代表内核，B代表中间层，以及C代表外层。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同，并且本申请实施例和对比例中所用的材料或试剂可商购获得。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本申请中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用，但不能限制本申请的内容。
[0024]需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。本申请的每一实施例可以以一个范围的型式存在;应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制;因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0025]在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。
[0026]术语“多种”、“多次”或其类似表达指的是两种(次)或两种(次)以上，例如可以是两种(次)、三种(次)、四种(次)、五种(次)、六种(次)等。
[0027]术语“和/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。比如，“A和/或B”包括A、B以及A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。
[0028]在本申请中，“固态电解质”是指在固体状态下能够传导离子(如锂离子)，但几乎不传导电子的材料。在本申请实施例中，固态电解质可以是自然的固体电解质界面(SolidElectrolyte Interface,SEI)膜中具有的成分。
[0029]在本申请中，“异质结构碳”是指由两种或两种以上不同结构、形态或化学性质的
碳材料通过特定方式复合形成的功能化材料。可以理解的是，异质结构碳可以是由两种或两种以上不同结构、形态或化学性质的碳源制备而成，在本申请实施例中，异质结构碳可以是由生物质碳源和树脂碳源制备而成。
[0030]在本申请中，“惰性气体”是指一类具有稳定的化学性质，在常温常压下不易与其他物质发生化学反应的气体，包括但不限于是氮气、氦气、氖气、氩气、氪气以及氙气中的一种或多种。
[0031]本申请实施例提供了一种负极材料，所述负极材料包括内核和包覆层，包覆层将内核包裹于内，包覆层包括一层或多个层。其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳，包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。
[0032]在本申请实施例的负极材料中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳，硼掺杂的多孔硅碳具有分级孔径和优异的导电网络，能够改善硅材料存在的体积膨胀和低导电率的缺点，增强了应用有负极材料的电池的倍率和循环性能。
[0033]进一步地，包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。当包覆层的材料包括固态电解质时，基于固态电解质具有高离子导性优势和良好的电导率，从而进一步地提高了负极材料的导电率，并且固态电解质层能够在一定程度上抑制硅材料的体积膨胀现象以及提高自然的SEI膜的稳定性，减少副反应的发生，改善硅电极粉化的现象。依托内核和固态电解质层的协同作用，进一步地改善硅材料的体积膨胀现象，从而进一步地增强了应用有负极材料的电池的循环性能。
[0034]当包覆层的材料包括异质结构碳时，异质结构碳具有三维多孔导电交联网络结构，从而赋予包覆层良好的柔韧性、机械稳定性和导电性。依托内核和异质结构碳层的协同作用，进一步地改善硅材料存在的体积膨胀和低导电率的缺点，从而进一步地增强了应用有负极材料的电池的倍率性能和循环性能。
[0035]在本申请实施例的负极材料中，包覆层对内核的包覆率不小于50%、不小于60%、不小于70%、不小于80%、不小于90%、不小于95%、或者包覆率为100%，其中，包覆率是指包覆层包覆内核的外表面面积占内核的外表面总面积的百分比。
[0036]在本申请的一些实施例中，包覆层具有单层结构，包覆层的材料包括固态电解质或异质结构碳。
[0037]在本申请的另一些实施例中，包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层，中间层和外层中的一者的材料包括固态电解质，另一者的材料包括异质结构碳。
[0038]需要说明的是，异质结构碳的导电性优于固态电解质，而异质结构碳的离子迁移率低于固态电解质，包覆层的材料包括固态电解质和异质结构碳时，能够兼具两者的优势，使负极材料的导电性和离子迁移率处于更加适宜的范围内，从而进一步地提高应用有负极材料的电池的倍率性能。
[0039]进一步地，当中间层的材料包括固态电解质且外层的材料包括异质结构碳时，能够显著提高应用有负极材料的电池的倍率性能，并且在一定的程度上提高应用有负极材料的电池的循环性能。
[0040]当中间层的材料包括异质结构碳且外层的材料包括固态电解质时，能够显著提高应用有负极材料的电池的循环性能，并且在一定的程度上提高应用有负极材料的电池的倍率性能。
[0041]在本申请的一些实施例中，内核为颗粒形态，内核的D50粒径为0.8μm～3μm，例如可以是0.98μm～3μm、或0.98μm～2.62μm，示例为0.8μm、1μm、2μm、3μm或前述任意两个值之间的范围。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质以及硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0042]在本申请的一些实施例中，多孔碳包括生物质多孔碳、树脂多孔碳、石油基多孔碳以及煤基多孔碳中的一种或多种。
[0043]在本申请的一些实施例中，固态电解质包括无机物以及有机物中的一种或多种，其中，无机物包括LiOH、Li2O、Li2CO3以及偏铝酸锂中的一种或多种，有机物包括R0OLi以及R0OCO2Li中的一种或多种，R0每次出现时分别独立地选自C1～C10的烷基，例如为C1～C8的烷基、C1～C6的烷基、或C1～C4的烷基。
[0044]在本申请的一些实施例中，负极材料的孔径为3.8nm～7.0nm，例如可以是4.15nm～6.71nm，示例为3.8nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、6.8nm、7nm或前述任意两个值之间的值。
[0045]在本申请的一些实施例中，负极材料的D50粒径为5μm～13μm，例如可以是5μm～12.5μm、7.4μm～13μm、或7.4μm～12.5μm，示例为5μm、7μm、9μm、11μm、12.5μm或前述任意两个值之间的值。
[0046]在本申请的一些实施例中，在负极材料中，硅元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为27%～40%，例如可以是27.3%～39.3%;硼元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为0.55%～1%，例如可以是0.59%～0.99%;铝元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为0%～2.3%，例如可以是0%～2.26%、或1.61%～1.81%;锂元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为0%～2.5%，例如可以是0%～2.41%、或1.69%～1.97%;碳元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为52%～65%，例如可以是52.3%～64.7%;以及，氧元素的质量占所述负极材料的总质量的百分比为1.6%～4.2%，例如可以是1.68%～4.11%、或3.58%～4.11%。在此条件下，能够进一步地兼顾应用有负极材料的电池的倍率性能和循环性能。
[0047]本申请实施例还提供了一种负极材料的制备方法，能够用于制备如前文中任意一种所述的负极材料，如图1所示，负极材料的制备方法包括如下步骤：
[0048]S1、提供内核，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳;
[0049]S2、在内核的表面形成包覆层，获得负极材料。
[0050]其中，包覆层包括一层或多个层，包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种。硼掺杂的多孔硅碳、固态电解质以及异质结构碳分别参照前文描述。
[0051]在本申请的一些实施例中，内核的制备方法包括如下步骤：
[0052]S11、提供硼掺杂的多孔碳，将硼掺杂的多孔碳和第一硅源混合球磨，获得第一复合材料;
[0053]S12、在惰性气体氛围下，以第一复合材料作为沉积基体，通入气体形态的第二硅源，第二硅源裂解形成硅原子而沉积于第一复合材料，获得第二复合材料;
[0054]S13、对第二复合材料进行等离子体处理，获得内核。
[0055]其中，第一硅源选自单质硅以及硅的氧化物中的一种或多种，第二硅源具有下面通式(Ⅰ)所示的结构：
[0056]
[0057]在通式(Ⅰ)中，R1、R2、R3和R4分别独立地包括氢、氘、卤素基团、C1～C10的脂肪族链烃基、C1～C10的脂肪族链烃氧基、或前述基团的组合;其中，卤素基团选自-F、-Cl、-Br或-I。第二硅源包括但不限于是二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷、四乙氧基硅烷以及三甲基硅烷中的一种或多种。
[0058]在上述内核的制备方法中，通过球磨和沉积相结合的方式实现硅在碳基体(硼掺杂的多孔碳)上二次包覆，提高了硅在碳基体上的分布均匀度，并且在沉积的步骤增设等离子处理工序，能够提高杂质的去除率以及进一步地提高硅在碳基体上的分布均匀度。
[0059]在本申请的一些实施例中，硼掺杂的多孔碳的制备方法包括步骤：在惰性气体的氛围下，将包括生物质材料、氧化剂和硼源的原料进行第一热处理，获得硼掺杂的多孔碳。
[0060]其中，所述将包括生物质材料、氧化剂和硼源的原料进行第一热处理的步骤可以在管式炉中进行。生物质材料包括但不限于是藻类、水葫芦、浮萍以及空心莲子草中的一种或多种，藻类包括但不限于是蓝藻、绿藻以及大藻中的一种或多种。氧化剂包括但不限于是高锰酸钾。硼源包括但不限于是硼酸以及硼烷中的一种或多种，其中，硼烷包括但不限于是甲硼烷、乙硼烷、丁硼烷、戊硼烷、己硼烷、癸硼烷以及三甲基硼烷中的一种或多种。在上述硼掺杂的多孔碳的制备方法中，以危害环境和水质的生物质作为多孔碳的来源，具有成本低廉、环保以及可再生的优点，并且一步法实现氧化剂和硼源共同对生物质材料的碳结构进行造孔，获得的硼掺杂的多孔碳具有分级孔径和优异导电网络，改善了常规生物质碳存在的孔径单一且导电率低的缺点。
[0061]在本申请的一些实施例中，在原料中，生物质材料、氧化剂以及硼源之间的质量比为(1～4)：(2～8)：(1～4)，例如可以是(1～4)：2：1、(1～4)：4：1、(1～4)：8：1、(1～4)：4：1、(1～4)：4：3、或(1～4)：4：4，如此，能够使硼掺杂的多孔硅碳中硼元素的含量处于更加适宜的范围，能够进一步地提高应用有负极材料的电池的倍率性能和循环性能。
[0062]在本申请的一些实施例中，在硼掺杂的多孔碳中，硼元素的质量占硼掺杂的多孔碳的总质量的百分比为1.29%～1.6%，可以是1.29%～1.54%，示例为1.29%、1.34%、1.4%、1.45%、1.5%、1.54%、1.6%或前述任意两个值之间的值;碳元素的质量占硼掺杂的多孔碳的总质量的百分比为98%～99%，可以是98.2%～98.6%，示例为98%、98.2%、98.4%、98.4%、98.6%、98.8%、99%或前述任意两个值之间的值。
[0063]在本申请的一些实施例中，硼掺杂的多孔碳的比表面积为2000m2/g～2300m2/g，可以是2033m2/g～2213m2/g，示例为2000m2/g、2100m2/g、2200m2/g、2300m2/g或前述任意两个值之间的值。硼掺杂的多孔碳的平均孔径为3.5nm～5nm，可以是3.57nm～4.45nm，示例为3.5nm、4nm、4.5nm、5nm或前述任意两个值之间的值。硼掺杂的多孔碳的介孔比例为49%～66%，可以是49.6%～65.3%，示例为49%、52%、54%、56%、60%、66%或前述任意两个值之间的值。
[0064]在本申请的一些实施例中，第一热处理的温度为200℃～650℃，例如可以是200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、650℃或前述任意两个值之间的范围。
[0065]为了进一步地提高造孔效果，在本申请的一些实施例中，第一热处理包括步骤：将所述原料升温至第三温度，于所述第三温度下恒温保持1h～2h后，继续升温至第四温度，于所述第四温度下恒温保持2h～4h，其中，第三温度为200℃～300℃，第四温度为500℃～650℃。
[0066]在本申请的一些实施例中，步骤S11包括：将生物质材料依次经过第一次干燥工序、破碎工序、盐酸酸洗工序、去离子水洗涤工序以及第二次干燥工序，获得生物质前驱体。将生物质前驱体、高锰酸钾和硼酸按照2：4：2的质量比混合后置于管式炉中，全程氩气气氛保护，先由室温升温至250℃，升温速率为3℃/min，在250℃下恒温1.5h，随后在5℃/min的升温速率下，升温至550℃，在550℃下恒温3h后，自然冷却至室温，获得硼掺杂的多孔硅碳。其中，不同生物质材料得到的硼掺杂的多孔硅碳的理化参数不相同，具体如下表1所示：
[0067]表1
[0068]
[0069]需要说明的是，在表1中，某一元素的含量是指这个元素的质量占硼掺杂的多孔硅碳的总质量的百分比。例如，碳含量是指碳元素的质量占硼掺杂的多孔硅碳的总质量的百分比。元素的含量可采用X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence Spectrometry,XRF)法检测。
[0070]在本申请的一些实施例中，在所述将硼掺杂的多孔碳和第一硅源混合球磨的步骤中，硼掺杂的多孔碳与第一硅源之间的质量比为75：(35～45)，例如可以是75：35、75：38、75：40、75：42、75：45或前述任意两个值之间的范围，在此条件下，能够使硼掺杂的多孔硅碳中硅含量处于更加适宜的范围内，在此条件下，应用有负极材料的电池中负极的体积膨胀率降低，并且有利于进一步地提高电池的容量。
[0071]在本申请的一些实施例中，在所述将硼掺杂的多孔碳和第一硅源混合球磨的步骤中，球磨转速为450r/min～650r/min，例如可以是450r/min、500r/min、550r/min、600r/min、650r/min或前述任意两个值之间的范围;球磨时间为7h～10h，例如可以是7h、8h、9h、10h或前述任意两个值之间的范围。
[0072]为了进一步地提高硅在碳基体上的分布均匀度，并且使硼掺杂的多孔硅碳中硅含量处于更加适宜的范围内，在本申请的一些实施例中，在步骤S12中，沉积的方法为原子层沉积，沉积在200℃～350℃下进行，沉积的循环次数为300次～500次。
[0073]为了进一步地提高硅在碳基体上的分布均匀度以及杂质的去除率，在本申请的一些实施例中，在步骤S13的等离子体处理中，等离子体的气体来源包括氢气，处理温度为200℃～350℃，工作压力为50Pa～100Pa，功率为100W～180W。
[0074]在本申请的一些实施例中，包覆层为单层结构时，步骤S2包括：在内核的表面形成材料包括固态电解质的层，获得包覆层。或者，包覆层为单层结构时，步骤S2包括：在内核的表面形成材料包括异质结构碳的层，获得包覆层。
[0075]在本申请的另一些实施例中，步骤S2包括：在内核的表面形成中间层，然后在中间层的表面形成外层，获得包覆层。其中，中间层和外层中的一者为材料包括固态电解质的层，另一者为材料包括异质结构碳的层。
[0076]进一步地，在本申请的一些实施例中，材料包括固态电解质的层的制备方法包括如下步骤：
[0077]S101、提供包括铝盐的第一溶液，将第一溶液和第一中间体混合以获得第一混合物，控制第一混合物的pH为3～4，静置，获得铝酸溶胶;
[0078]S102、提供包括锂盐的第二溶液，将第二溶液和铝酸溶胶混合反应以生成沉淀物，然后固液分离，获得所述沉淀物;
[0079]S103、对沉淀物进行第二热处理，获得材料包括固态电解质的层。
[0080]上述是采用溶剂凝胶辅助溶液共沉淀法制备材料包括固态电解质的层，在第一中间体的表面均匀沉积人造SEI膜，人造SEI膜能够抑制硅材料的体积膨胀现象，并且提高自然SEI层的稳定性，减少副反应的发生率。
[0081]其中，当包覆层为单层结构时，包覆层为材料包括固态电解质的层，第一中间体为内核。或者，当包覆层包括中间层和外层时，中间层为材料包括固态电解质的层，且外层为材料包括异质结构碳的层，第一中间体为内核。或者，当包覆层包括中间层和外层时，中间层为材料包括异质结构碳的层，且外层为材料包括固态电解质的层，第一中间体为内核和中间层复合形成的中间体，即：第一中间体由内核和中间层组成，中间层包覆于内核的表面。
[0082]在步骤S101中，铝盐包括卤化铝、醋酸铝、硝酸铝、硫酸铝、碳酸铝、磷酸铝以及铝的醇盐中的一种或多种，其中，卤化铝包括氯化铝、溴化铝以及碘化铝中的一种或多种，铝的醇盐包括甲醇铝、乙醇铝、异丙醇铝、正丁醇铝、异丁醇铝、叔丁醇铝以及正辛醇铝中的一种或多种。
[0083]在步骤S101中，第一溶液的溶剂包括水以及C1～C10的脂肪族醇类化合物中的一种或多种，C1～C10的脂肪族醇类化合物例如选自甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇以及丁醇中的一种或多种。
[0084]在本申请的一些实施例中，第一溶液的溶剂包括水和C1～C10的脂肪族醇类化合物，并且在第一溶液中，铝盐、C1～C10的脂肪族醇类化合物以及水之间的质量比为(6～9)：(50～62)：(2.5～3.5)，例如可以是6.5：50：2.9、6.5：55：2.9、6.5：62：2.9、7：55：2.9、8：55：2.9、9：55：2.9、6：55：2.5、或6：55：3.5，在此条件下，能够进一步地促进铝盐溶解，从而进一步地提高溶胶的稳定性，并且进一步地增强铝盐与第一中间体之间的界面接触。
[0085]在本申请的一些实施例中，第一溶液和第一中间体的混合在75℃～80℃的温度下进行。第一溶液和第一中间体的混合可在搅拌的条件下进行，搅拌例如可以是磁力搅拌，磁力搅拌的转速例如可以是500r/min～600r/min。
[0086]在本申请的一些实施例中，在步骤S101中，静置的时间为20h～36h，例如可以是20h、24h、28h、30h、32h、36h或前述任意两个值之间的范围。
[0087]在步骤S102中，锂盐包括卤化锂、硝酸锂、醋酸锂、硫酸锂、碳酸锂、磷酸锂以及锂的醇盐中的一种或多种，其中，卤化锂包括氯化锂、溴化锂以及碘化锂中的一种或多种，锂的醇盐包括甲醇锂、乙醇锂、异丙醇锂、正丁醇锂、异丁醇锂以及叔丁醇锂中的一种或多种。
[0088]第二溶液的溶剂包括水以及C1～C10的脂肪族醇类化合物中的一种或多种。在本申请的一些实施例中，第二溶液的溶剂包括C1～C10的脂肪族醇类化合物和水，并且在第二溶液中，锂盐、C1～C10的脂肪族醇类化合物以及水之间的质量比为(35～45)：(36～56)：(8～19)，例如可以是35：55：10、35：50：15、35：44：19、45：47：8、或40：52：8。
[0089]在步骤S102中，第二溶液和铝酸溶胶混合的方式可以是：将第二溶液滴加至铝酸溶胶中，滴加速率可以是0.4mL/min～1.5mL/min。
[0090]在本申请的一些实施例中，在步骤S102的混合反应中，铝酸溶胶中铝的摩尔量与第二溶液中锂的摩尔量之间的比例为1：(1～1.7)，例如可以是1：1、1：1.3、1：1.5、1：1.7或前述任意两个值之间的范围。
[0091]为了进一步地提高固态电解质层的成膜质量，在本申请的一些实施例中，步骤S102的混合反应在55℃～65℃下进行，混合反应的时间为2h～4h，在整个混合反应的过程中，反应体系的pH控制为8～9。混合反应可在搅拌的条件下进行，搅拌例如可以是磁力搅拌，磁力搅拌的转速例如为500r/min～600r/min。
[0092]在步骤S102中，固液分离包括沉降、过滤以及热蒸发中的一种或多种，沉降包括但不限于是重力沉降、离心沉降以及电磁力沉降中的一种或多种，过滤分离包括但不限于是反渗透、膜滤、纳滤、超滤以及微滤中的一种或多种。作为示例，固液分离包括过滤。
[0093]在本申请的一些实施例中，对沉淀物进行第二热处理的步骤之前，材料包括固态电解质的层的制备方法还包括步骤：采用去离子水反复洗涤经固液分离获得的沉淀物至中性(pH为6.7～7.3)，然后对沉淀物进行干燥处理。其中，干燥处理包括冷冻干燥以及超临界CO2干燥中的一种或多种。
[0094]在本申请的一些实施例中，在步骤S103中，第二热处理的温度为200℃～300℃，例如可以是200℃、220℃、250℃、270℃、300℃或前述任意两个值之间的范围。第二热处理可以在管式炉中进行，第二热处理的时间可以是1h～2h。
[0095]在本申请的一些实施例中，材料包括异质结构碳的层的制备方法包括步骤：提供包括第二中间体和包覆剂的第二混合物，将第二混合物进行煅烧处理。其中，在第二混合物中，包覆剂包括碳源，第二中间体与包覆剂之间的质量比为100：(6～12)，例如可以是100：6、100：8、100：10、100：12或前述任意两个值之间的范围，在此条件下，材料包括异质结构碳的层的厚度处于更加适宜的范围内。
[0096]当包覆层为单层结构时，包覆层为材料包括异质结构碳的层，第二中间体为内核。或者，当包覆层包括中间层和外层时，中间层为材料包括异质结构碳的层，且外层为材料包括固态电解质的层，第二中间体为内核。或者，当包覆层包括中间层和外层时，中间层为材料包括固态电解质的层，且外层为材料包括异质结构碳的层，第二中间体为内核和中间层复合形成的中间体，即：第二中间体由内核和中间层组成，中间层包覆于内核的表面。
[0097]在本申请的一些实施例中，包覆剂包括生物质碳源和树脂碳源，生物质碳源与树脂碳源之间的质量比为(2～4)：(6～8)，例如可以是2：6、2：8、4：6、或4：8。采用此包覆剂制得的异质结构碳层兼具生物质碳源的强柔韧性和树脂碳源的三维交联多孔刚性骨架，从而异质结构碳层具有良好的柔韧性和机械稳定性，并且异质结构碳层具有优异的三维导电网络结构，进一步地缓冲充放电过程中硅材料的膨胀应力，并且三维交联多孔刚性骨架还能够进一步地提高电池的倍率性能。
[0098]在本申请的一些实施例中，生物质碳源包括木质素、纤维素、蛋白质、氨基酸以及淀粉中的一种或多种。树脂碳源包括酚醛树脂、脲醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂以及腰果酚树脂中的一种或多种。
[0099]进一步地，在本申请的一些实施例中，树脂碳源包括酚醛树脂和第一树脂，树脂碳源中所述酚醛树脂与第一树脂之间的质量比为5：(2～5)，例如可以是5：2、5：3、5：4、5：5，并且第一树脂包括脲醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂以及腰果酚树脂中的一种或多种，在此条件下，能够进一步地提高应用有负极材料的电池的倍率性能。
[0100]为了进一步地提高异质结构碳的包覆效果，在本申请的一些实施例中，第二混合物的制备方法包括如下步骤：
[0101]S201、将第二中间体分散于表面活性剂中，获得分散物;
[0102]S202、将分散物和包覆剂置于融合机中以进行融合，获得第二混合物。
[0103]在步骤S201中，表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵以及双C12-15烷基二甲基氯化铵中的一种或多种。表面活性剂与第二中间体之间的质量比为(2.5～4.5)：100。
[0104]在步骤S202中，融合的目的在于：对第二中间体进行表面改性，在强剪切力的作用下，使包覆剂附着于第二中间体的表面，从而提高包覆的均匀度和颗粒的密实程度。
[0105]在本申请的一些实施例中，融合机的转速为25HZ～40HZ，融合的时间为6h～8h。
[0106]在本申请的一些实施例中，所述将第二混合物进行煅烧处理的步骤包括：在惰性气体的氛围下，将第二混合物升温至第一温度，于第一温度下恒温保持3h～5h后，继续升温至第二温度，于第二温度下恒温保持8h～12h，其中，第一温度为150℃～250℃，第二温度为650℃～800℃。煅烧处理可在碳化炉中进行，碳化炉可以是微波碳化炉(微波频率为2.5GHz，功率为700W～900W)，煅烧处理为两段式碳化，其中，第一段碳化用于树脂碳源的碳化，第二段碳化用于生物质碳源的碳化。
[0107]本实施例还提供了一种负极，负极包括负极集流体以及设置于负极集流体表面的负极活性材料层，负极活性材料层的材料包括如前文中所述的负极材料，或者负极活性材料层的材料包括如前文中所述的负极材料的制备方法制得的负极材料。
[0108]其中，负极包括负极集流体以及设置于负极集流体表面的负极活性材料层。可以理解的是，负极集流体包括沿自身厚度方向相对设置的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面中的至少一者上设有负极活性材料层。
[0109]负极集流体的材料包括但不限于是
铜箔、
复合铜箔或铜网。
[0110]负极活性材料层的材料还包括负极粘结剂和负极导电剂。负极粘结剂和负极导电剂可以分别是本领域常见的材料。其中，负极粘结剂包括但不限于是丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈以及聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
[0111]负极导电剂包括但不限于是炭黑、石墨、
石墨烯、
碳纳米管、
碳纤维、超导碳以及乙炔黑中的一种或多种。
[0112]负极的制备方法可包括步骤：将负极活性物质、负极导电剂和负极粘结剂混合分散于第一分散介质中，形成负极浆料;然后，将负极浆料涂覆于负极集流体上，然后依次进行干燥处理工序和辊压工序，获得负极。需要说明的是，也可以将负极浆料在单独的载体上流延以形成膜层，然后将膜层与载体分离，再将膜层层叠设置于负极集流体的第一表面和/或第二表面上。其中，第一分散介质包括但不限于是N-甲基吡咯烷酮、丙酮和水中的一种或多种。
[0113]本申请实施例还提供了一种电池，电池包括正极和负极，负极为如前文中所述的负极。
[0114]需要说明的是，根据外形几何特征，本申请实施例的电池可以是方形电池、圆柱形电池、扣式电池或异形电池。根据封装形式，本申请实施例的电池可以是软包电池或硬壳电池。根据组装形式，本申请实施例的电池可以是电池单体、电池模块或电池包。根据工作性质与储存方式，本申请实施例的电池可以是一次电池、二次电池或激活电池。
[0115]在本申请的一些实施例中，电池为锂离子电池，电池兼具良好的快充性能和高温存储性能。
[0116]在本申请实施例的电池中，正极包括正极集流体以及设置于正极集流体表面的正极活性材料层。可以理解的是，正极集流体包括沿自身厚度方向相对设置的第三表面和第四表面，第三表面和第四表面中的至少一者上设有正极活性材料层。
[0117]其中，正极集流体的材料包括但不限于是金属箔片或复合集流体。金属箔片包括但不限于是铝箔、铂箔或钯箔。复合集流体包括衬底以及金属层，衬底包括沿自身厚度方向相对设置的第三表面和第四表面，第三表面和第四表面的至少一者上设有金属层，其中，衬底的材料包括但不限于是聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯以及聚乙烯中的一种或多种，金属层的材料包括但不限于是铝、铂、钯、
镍、钛以及银中的一种或多种。
[0118]正极活性材料层的材料包括正极活性物质、正极粘结剂和正极导电剂。正极活性物质、正极粘结剂和正极导电剂可以是本领域的常规材料。
[0119]其中，正极活性物质包括但不限于是
钴酸锂、锰酸锂、高锰酸锂、
磷酸铁锂、镍酸锂、磷酸锰锂、磷酸铁锰锂、镍钴锰酸锂以及镍钴铝酸锂中的一种或多种。可以理解的是，对于以上作为正极活性物质列举的化合物，其表面可具有包覆层，包覆层的材料包括但不限于是碳材料。
[0120]正极粘结剂包括但不限于是聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、以及聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
[0121]正极导电剂包括但不限于是炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、超导碳以及乙炔黑中的一种或多种。
[0122]正极的制备方法可包括步骤：将正极活性物质、正极导电剂和正极粘结剂混合分散于第二分散介质中，形成正极浆料;然后，将正极浆料涂覆于正极集流体上，然后依次进行干燥处理工序和辊压工序，获得正极。需要说明的是，也可以将正极浆料在单独的载体上流延以形成膜层，然后将膜层与载体分离，再将膜层层叠设置于正极集流体的第三表面和/或第四表面上。其中，第一分散介质包括但不限于是N-甲基吡咯烷酮、丙酮和水中的一种或多种。
[0123]需要说明的是，本申请实施例的电池还可以包括其他常规结构，例如：本申请实施例的电池还包括设置于正极和负极之间的
隔膜。隔膜可以是单层薄膜或具有多层结构的复合膜，当隔膜为复合膜时，复合膜中每一层的材料相同或不相同。隔膜的材料包括但不限于是玻璃纤维、无纺布、聚酯、特氟隆、聚乙烯、聚丙烯以及聚四氟乙烯中的一种或多种。
[0124]
电解液可以是本领域的常规电解液，电解液包括锂盐和有机溶剂。其中，有机溶剂包括但不限于是碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、1,4-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、亚硫酸丙烯酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯中的一种或多种。锂盐包括但不限于是LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiODFB、LiTFSI、LiFSI、LiCl、LiI以及LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)中的一种或多种，其中，x和y分别为1～20的整数，锂盐的质量占电解液的总质量的百分比可以是10%～15%。
[0125]需要说明的是，正极、负极和隔膜可通过卷绕工艺或叠片工艺形成
电芯，电解液浸润正极和负极，将一个电芯或多个电芯进行包装可以得到电池单体。可以采用刚性壳或软包对电芯进行包装，其中，刚性壳包括但不限于是金属壳或硬度较高的塑料壳，软包的材料包括但不限于是聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯中的一种或多种。
[0126]电池单体可以组装形成电池模块，每一电池模块包括多个电池单体，多个电池单体沿第一方向依次排列设置，并且多个电池单体可通过紧固件固定。其中，第一方向可以是电池模块的长度方向、宽度方向或高度方向。可以理解的是，电池模块还具有用于容纳多个电池单体的壳体。
[0127]电池模块可以组装形成电池包，每一电池包包括多个电池模块。电池包还包括用于容纳多个电池模块的箱体，多个电池模块可沿着箱体的长度方向或宽度方向依序排列。可以理解的是，电池包还包括一些常规元件，常规元件包括但不限于是电池管理系统、缓冲件和冷却装置。
[0128]本申请实施例还提供了一种前述的电池在电子设备、电动交通工具以及储能系统中的应用，电子设备、电动交通工具和储能系统分别采用前述的电池作为电源和/或能量存储部件。其中，电子设备包括但不限于是手机、电脑、数码相机、摄像机、电子游戏机、智能穿戴设备、无人机、蓝牙音箱、无线耳机、安防设备、医疗设备和航空航天设备，电动交通工具包括但不限于是电动汽车、电动摩托车、电动自行车、电动滑板车和电动平衡车，储能系统包括但不限于是家庭储能系统、太阳能储能系统、风能储能系统和电网储能电站。
[0129]下面通过具体实施例、对比例和实验例对本申请的技术方案及技术效果进行详细说明，以下实施例仅仅是本申请的部分实施例，并非对本申请作出具体限定。
[0130]材料实施例1
[0131]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0132]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0133]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。负极材料的结构组成如图2所示。
[0134]本实施例中负极材料的制备方法包括如下的步骤S1.1至步骤S1.4。
[0135]在步骤S1.1中，将蓝藻依次经过第一次干燥工序、破碎工序、盐酸酸洗工序、去离子水洗涤工序以及第二次干燥工序，获得生物质前驱体。将生物质前驱体、高锰酸钾和硼酸按照2：4：2的质量比混合后置于管式炉中，全程氩气气氛保护，先由室温升温至250℃，升温速率为3℃/min，在250℃下恒温1.5h，随后在5℃/min的升温速率下，升温至550℃，在550℃下恒温3h后，自然冷却至室温，获得硼掺杂的多孔硅碳。在硼掺杂的多孔硅碳中，硼元素的质量占硼掺杂的多孔碳的总质量的百分比为1.45%，碳元素的质量占硼掺杂的多孔碳的总质量的百分比为98.4%，氧元素的质量占硼掺杂的多孔碳的总质量的百分比为0.15%;硼掺杂的多孔碳的比表面积为2076m2/g，硼掺杂的多孔碳的平均孔径为4.45nm，硼掺杂的多孔碳的D50粒径为6.5μm，以及硼掺杂的多孔碳的介孔比例为65.30%。
[0136]在步骤S1.2中，将步骤S1.1制得的硼掺杂的多孔碳与粉状的二氧化硅按照75：35的质量比混合球磨，球磨转速为500r/min，球磨时间为8h，获得第一复合材料。随后，将第一复合材料置于原子层沉积炉中，在氩气气氛以及300℃下，以第一复合材料作为沉积基体，通入三甲基硅烷气体，三甲基硅烷气体裂解形成硅原子而沉积于第一复合材料，原子层沉积的循环次数为450次，获得第二复合材料。接着，对第二复合材料进行等离子体处理，等离子体的气体来源为氢气，处理温度为300℃，工作压力为70Pa，功率为150W，获得内核。
[0137]在步骤S1.3中，将异丙醇铝、无水乙醇和去离子水按质量比6.5：58：2.9均匀混合，混合在80℃的水浴以及磁力搅拌的条件下进行，磁力搅拌的转速为550r/min，磁力搅拌的时间为4.5h，获得第一溶液。取800mL的第一溶液，向其中加入80g的内核，随后加入质量百分数为65%的硝酸水溶液调节体系的pH为3.5，静置30h，获得铝酸溶胶。提供包括锂盐的第二溶液，在60℃下，将第二溶液按照1.2mL/min的速率滴加至铝酸溶胶中，直至铝酸溶胶中铝的摩尔量与第二溶液中锂的摩尔量之间的比例为1：1.4，在滴加第二溶液的过程中采用质量百分数为28%的氨水控制体系的pH为8.5，在60℃的磁力搅拌(搅拌转速为550r/min)条件下持续反应3h，获得反应产物。过滤反应产物并收集滤出物，采用去离子水反复洗涤滤出物直至滤出物的pH为7，然后进行冷冻干燥处理，接着将冷冻干燥处理后的物料置于管式炉中，全程氩气气氛保护，先由室温升温至250℃，升温速率为1℃/min，在250℃下恒温1h，自然冷却至室温，获得中间体。
[0138]其中，第二溶液中的锂盐为醋酸锂，醋酸锂的质量占第二溶液的总质量的百分比为38%，第二溶液的溶剂由乙二醇和水组成，乙二醇的质量占第二溶液的总质量的百分比为45%，余量为水。
[0139]在步骤S1.4中，将十六烷基三甲基溴化铵与中间体按照3.5：100的质量比进行机械混合，获得分散物。将分散物和包覆剂置于融合机中以进行融合，在分散物中，中间体与包覆剂之间的质量比为100：9.5，融合机的转速为35HZ，融合时间为8h，获得第二混合物。将第二混合物置于微波碳化炉(2.5GHz,800W)中，在氩气的氛围下，将第二混合物升温至200℃，于200℃下恒温保持3.5h后，以45℃/min的升温速率继续升温至650℃，于650℃下恒温保持10h，然后进行筛分处理，获得负极材料。其中，包覆剂由木质素和树脂碳源组成，木质素与树脂碳源之间的质量比为3：7，其中，树脂碳源由酚醛树脂和糠醛树脂按照5：3的质量比混合制成。
[0140]材料实施例2
[0141]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0142]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0143]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0144]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.1中“将生物质前驱体、高锰酸钾和硼酸按照2：4：2的质量比混合后置于管式炉中”替换为“将生物质前驱体、高锰酸钾和硼酸按照2：4：1的质量比混合后置于管式炉中”。
[0145]材料实施例3
[0146]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0147]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0148]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0149]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.1中“将生物质前驱体、高锰酸钾和硼酸按照2：4：2的质量比混合后置于管式炉中”替换为“将生物质前驱体、高锰酸钾和硼酸按照2：4：4的质量比混合后置于管式炉中”。
[0150]材料实施例4
[0151]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0152]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0153]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0154]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将S1.2中的“三甲基硅烷”全部替换为“三氯硅烷”。
[0155]材料实施例5
[0156]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0157]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0158]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0159]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将S1.2中的“原子层沉积的循环次数为450次”替换为“原子层沉积的循环次数为550次”。
[0160]材料实施例6
[0161]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0162]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0163]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0164]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.3中“异丙醇铝、无水乙醇和去离子水按质量比6.5：58：2.9均匀混合”替换为“将异丙醇铝、无水乙醇和去离子水按质量比6.5：50：2.9均匀混合”。
[0165]材料实施例7
[0166]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0167]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0168]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0169]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.3中“异丙醇铝、无水乙醇和去离子水按质量比6.5：58：2.9均匀混合”替换为“将异丙醇铝、无水乙醇和去离子水按质量比6.5：62：2.9均匀混合”。
[0170]材料实施例8
[0171]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0172]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0173]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0174]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.4中“中间体与包覆剂之间的质量比为100：9.5”替换为“中间体与包覆剂之间的质量比为100：6”。
[0175]材料实施例9
[0176]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0177]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0178]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0179]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.4中“中间体与包覆剂之间的质量比为100：9.5”替换为“中间体与包覆剂之间的质量比为100：12。
[0180]材料实施例10
[0181]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0182]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0183]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0184]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.4中“木质素与树脂碳源之间的质量比为3：7”替换为“木质素与树脂碳源之间的质量比为3：6”。
[0185]材料实施例11
[0186]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0187]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0188]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0189]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.2中“将步骤S1.1制得的硼掺杂的多孔碳与粉状的二氧化硅按照75：35的质量比混合球磨”替换为“将步骤S1.1制得的硼掺杂的多孔碳与粉状的二氧化硅按照75：45的质量比混合球磨”。
[0190]材料实施例12
[0191]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0192]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0193]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括固态电解质，以及外层的材料包括异质结构碳。
[0194]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：将步骤S1.4中“树脂碳源由酚醛树脂和糠醛树脂按照5：3的质量比混合制成”替换为“树脂碳源由酚醛树脂和糠醛树脂按照5：5的质量比混合制成”。
[0195]材料实施例13
[0196]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0197]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0198]包覆层为单层结构，包覆层的材料包括异质结构碳。
[0199]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：省略步骤S1.3，以及将步骤S1.4中“将中间体与十六烷基三甲基溴化铵按照3.5：100的质量比进行机械混合”替换为“将内核与十六烷基三甲基溴化铵按照3.5：100的质量比进行机械混合”。
[0200]材料实施例14
[0201]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0202]其中，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳。硼掺杂的多孔硅碳包括含硅物质和硼掺杂的多孔碳，含硅物质包括晶体硅、无定形硅以及硅的氧化物中的一种或多种，含硅物质分布于硼掺杂的多孔碳的表面和内部空隙。
[0203]包覆层为单层结构，包覆层的材料包括固态电解质。
[0204]相较于材料实施例1中负极材料的制备方法，本实施例中负极材料的制备方法的区别之处在于：省略步骤S1.4，步骤S1.3制得的中间体为本实施例的负极材料。
[0205]材料实施例15
[0206]本实施例提供了一种负极材料及其制备方法。本实施例的负极材料包括内核以及包覆层，包覆层将内核包裹于内。
[0207]本实施例中负极材料的内核与材料实施例1中负极材料的内核相同。
[0208]包覆层包括中间层和外层，中间层包覆内核，外层包覆中间层。其中，中间层的材料包括异质结构碳，以及外层的材料包括固态电解质。
[0209]本实施例中负极材料的制备方法包括如下的步骤S2.1至步骤S2.4。
[0210]步骤S2.1与实施例1中步骤S1.1相同。
[0211]步骤S2.2与实施例1中步骤S1.2相同。
[0212]在步骤S2.3中，将内核与十六烷基三甲基溴化铵按照3.5：100的质量比进行机械混合，获得分散物。将分散物和包覆剂置于融合机中以进行融合，其中，分散物中内核与包覆剂之间的质量比为100：9.5，融合机的转速为35HZ，融合时间为8h，获得第二混合物。将第二混合物置于微波碳化炉(2.5GHz,800W)中，在氩气的氛围下，将第二混合物升温至200℃，于200℃下恒温保持3.5h后，以45℃/min的升温速率继续升温至650℃，于650℃下恒温保持10h，然后进行筛分处理，获得中间体。其中，包覆剂由木质素和树脂碳源组成，木质素与树脂碳源之间的质量比为3：7，其中，树脂碳源由酚醛树脂和糠醛树脂按照5：3的质量比混合制成。
[0213]相较于步骤S1.3，步骤S2.4的区别之处在于：将步骤S1.3中“加入80g的内核”替换为“加入80g的步骤S2.3制得的中间体”。将步骤S2.4制得的物料经筛分处理后获得本实施例的负极材料。
[0214]材料对比例1
[0215]本对比例提供了一种负极材料，负极材料为粉状的硅单质。
[0216]材料对比例2
[0217]本对比例提供了一种负极材料，负极材料为材料实施例1中制得的硼掺杂的多孔碳。
[0218]材料对比例3
[0219]本对比例提供了一种负极材料，负极材料为材料实施例1中制得的内核。
[0220]应用实施例1
[0221]本实施例提供了一种锂离子电池及其制备方法。锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，隔膜设置于正极与负极之间，电解液浸润正极和负极。
[0222]本实施例的锂离子电池为扣式电池，其中，采用
金属锂片作为正极。隔膜为复合膜，复合膜由依次层叠设置的聚乙烯膜、聚丙烯膜和聚乙烯膜。电解液为浓度为1mol/L的LiPF6溶液，LiPF6溶液的溶剂由碳酸乙烯酯和联碳酸二甲酯按照1：1的体积比混合配制获得。
[0223]负极包括负极集流体以及设置于负极集流体表面的负极活性材料层，其中，负极集流体为铜箔(厚度为6μm)，负极活性材料层的材料包括负极活性物质、负极粘结剂和负极导电剂，其中，负极活性物质为材料实施例1中的负极材料，负极粘结剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠，负极导电剂为导电炭黑Super-P。
[0224]负极的制备方法包括步骤：首先，按照负极活性物质：丁苯橡胶：羧甲基纤维素钠：导电炭黑Super-P为95：1.5：1.5：1的质量比称取前述四种原料，将前述四种原料与N-甲基吡咯烷酮混合均匀以形成浆料，随后利用涂覆机将负极浆料涂覆于铜箔的表面，涂覆厚度为150μm，压实密度为1.60g/cm3，然后真空干燥处理，接着进行辊压处理，负极活性材料层辊压后的厚度为155μm，获得负极。
[0225]应用实施例2～15
[0226]应用实施例m中锂离子电池与应用实施例1中锂离子电池基本相同，区别之处在于：在应用实施例m中，锂离子电池中负极的负极活性物质包括材料实施例m中的负极材料，m为2～15的正整数。
[0227]以应用实施例2为例，相较于应用实施例1中负极，应用实施例2中负极的区别之处在于：在应用实施例2中，锂离子电池中负极的负极活性物质包括材料实施例2中的负极材料。依次类推，相较于应用实施例1中负极，应用实施例15中负极的区别之处在于：在应用实施例15中，锂离子电池中负极的负极活性物质包括材料实施例15中的负极材料。
[0228]应用对比例1～3
[0229]应用对比例n中锂离子电池与应用实施例1中锂离子电池基本相同，区别之处在于：在应用对比例n中，锂离子电池中负极的负极活性物质包括材料对比例n中的负极材料，n为1～3的正整数。
[0230]实验例1
[0231]对材料实施例1至材料实施例15以及材料对比例1至材料对比例3中的负极材料进行检测，检测项目包括：元素含量、内核的D50粒径、负极材料的D50粒径、孔径、电导率和内阻。
[0232]其中，采用XRF法检测元素含量，包括步骤：将2±0.05g的硬酯酸和6±0.5g的待测负极材料样品混合研磨，然后压片成形，接着在AvioTM200设备中进行测试，测试气压大于2MPa。
[0233]负极材料的粒度和内核的粒度均采用马尔文帕纳科型号Zetasizer Ultra动态散射粒度仪测试，并计算获得负极材料的D50粒径和内核的D50粒径。负极材料的孔径采用麦克3030仪器测试。负极材料的电导率采用型号Orion StarTTmA212电导率台式测量仪在常温(25℃)下测试获得。负极材料的内阻采用
电化学阻抗法(压实密度为1.65g/cm3)测试，测试设备为蓝电系统。
[0234]其中，各个负极材料的元素含量的检测结果如下表2所示：
[0235]表2
[0236]
[0237]
[0238]各个负极材料的D50粒径、孔径、电导率和内阻的检测数据如下表3所示：
[0239]表3
[0240]
[0241]
[0242]由表3可知，相较于材料对比例1至材料对比例3中负极材料，材料实施例1至材料实施例15中负极材料具有更高的电导率和更低的内阻。
[0243]由此说明，内核的材料包括硼掺杂的多孔硅碳，并且包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种，能够提高负极材料的电导率和降低负极材料的内阻。硼掺杂的多孔硅碳具有分级孔径和优异的导电网络，从而提高了负极材料的电导率。
[0244]当包覆层的材料包括固态电解质时，基于固态电解质具有高离子导性优势和良好的电导率，从而提高了负极材料的导电率。当包覆层的材料包括异质结构碳时，基于异质结构碳具有三维多孔导电交联网络结构，从而提高了负极材料的导电率。
[0245]实验例2
[0246]分别对应用实施例1至应用实施例15以及应用对比例1至应用对比例3中的锂离子电池进行性能测试。
[0247]测试条件为：以0.5A/g～5A/g的电流密度进行倍率充放电，充电电压限制为0.005～2V;然后，在0.5A/g的电流密度下进行循坏性能测试，循环次数为200次。
[0248]在测试过程中，获取各个锂离子电池在0.5A/g的电流密度下的首次放电比容量(FDSC,mAh/g)，各个锂离子电池在0.5A/g的电流密度下的首次放电效率(FDE,%)，各个锂离子电池在0.5A/g的电流密度下循环200次的容量保持率(CR,%)，以及计算各个锂离子电池在0.5A/g的电流密度下循环200次负极的膨胀率(%)。
[0249]其中，FDE=锂离子电池在0.5A/g的电流密度下的首次放电比容量/锂离子电池在0.5A/g的电流密度下的首次充电比容量×100%。CR@0.5A/g=锂离子电池在0.5A/g的电流密度下循环200次后剩余的放电比容量/锂离子电池在0.5A/g的电流密度下的首次放电比容量×100%。膨胀率(%)=锂离子电池在0.5A/g的电流密度下循环200次后负极的厚度/首次循环的负极的厚度×100%。
[0250]检测结果如下表4所示：
[0251]表4
[0252]
[0253]
[0254]由表3可知，相较于应用对比例1至应用对比例3，应用实施例1至应用实施例15中电池的综合性能更佳。具体而言，应用实施例1至应用实施例15中电池具有良好的倍率性能和循环性能，并且应用实施例1至应用实施例15中电池的负极的膨胀率较低。
[0255]对于应用实施例1至应用实施例15的电池，FDE均在93%以上，负极的膨胀率均低于15.3%，除应用实施例14之外，其他应用实施例中电池的CR在86.8%以上，以及FDSC均在1515mAh/g以上。而对于应用对比例1至应用对比例3中电池，FDE均低于90%，负极的膨胀率均高于16%。
[0256]由此说明，包覆层的材料包括固态电解质以及异质结构碳中的一种或多种，依托内核和包覆层的协同作用，能够改善硅材料存在的体积膨胀和低导电率的缺点，从而进一步地提高应用有负极材料的电池的倍率性能和循环性能。
[0257]当包覆层包括中间层和外层时，中间层和外层中的一者包括固态电解质，另一者包括异质结构碳，能够更进一步地提高应用有负极材料的电池的倍率性能和循环性能。内核、中间层和外层形成多协同作用，极大程度地改善了硅材料的体积膨胀缺陷和低电导率缺陷，赋予电池优异的倍率性能和循环性能。
[0258]以上对本申请实施例所提供的一种负极材料、负极材料的制备方法及其应用进行了详细介绍。本文中使用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想;本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述每一实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
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“负极材料、负极材料的制备方法及其应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
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