[发明专利]一种硬炭负极材料及其制备方法和包含其的极片以及锂离子电池

权利要求书

1.一种硬炭负极材料，其特征在于，所述硬炭负极材料包括内部主体和包覆在所述内部主体上的外层，所述外层的无序度低于内部主体的无序度，所述内部主体和外层均包括硬炭。

2.根据权利要求1所述的硬炭负极材料，其特征在于，所述外层的拉曼光谱中D峰和G峰强度比值为0.2～0.7；

优选地，所述内部主体的拉曼光谱中D峰/G峰比值为0.7～1.5；

优选地，所述外层的厚度为0～1μm且不包含0。

3.根据权利要求1或2所述的硬炭负极材料，其特征在于，所述硬炭负极材料的比表面积为1～20m²/g，优选为1.5～15m²/g；

优选地，所述硬炭负极材料的中值粒径为4.0～30.0μm，优选为5.0～20.0μm，进一步优选为6.0～15.0μm；

优选地，所述硬炭负极材料的内部主体和外层均包括硬炭和掺杂在所述硬炭中的掺杂元素；

优选地，所述硬炭负极材料中，掺杂元素包括磷和/或氮；

优选地，所述硬炭负极材料中，以硬炭负极材料总质量为100％计，掺杂元素的质量分数为0.3～5wt％。

4.一种如权利要求1-3任一项所述硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将第一硬炭前驱体、添加剂与熔盐混合后，进行催化反应，得到第二硬炭前驱体；

(2)将步骤(1)所述第二硬炭前驱体净化后，进行烧结得到所述硬炭负极材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一硬炭前驱体的制备方法包括：将硬炭原料碳化，之后粉碎，得到第一硬炭前驱体；

优选地，所述硬炭原料包括生物质类原料和/或热塑性树脂类原料；

优选地，所述生物质类原料包括椰壳、杏壳、核桃壳或油棕壳中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述热塑性树脂原料包括环氧树脂、酚醛树脂、羧甲基纤维素、乙基甲基碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚四氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述碳化在保护性气氛下进行；

优选地，所述保护性气氛为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述碳化的温度为400～800℃；

优选地，所述碳化的时间为1～8h；

优选地，所述碳化的升温速率为0.5～5℃/min，优选为1～3℃/min；

优选地，碳化后冷却至20～30℃后再进行粉碎；

优选地，所述碳化在真空炉、箱式炉、回转炉、辊道窑、推板窑或管式炉中的任意一种中进行；

优选地，用于进行所述粉碎的设备包括破碎机和/或气流磨，优选为破碎机和粉碎机的组合；

优选地，所述破碎机包括颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎机、反击式破碎机或锤式破碎机中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述粉碎机包括扁平式气流磨、流化床对喷式气流磨、循环管式气流磨、对喷式气流磨或靶式气流磨中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，当用于进行所述粉碎的设备为破碎机和粉碎机的组合时，先使用破碎机再使用粉碎机，所述破碎机将物料破碎至中值粒径为10～4000μm，优选为200～2000μm；

优选地，步骤(1)中，所述第一硬炭前驱体的中值粒径为4.0～30.0μm，优选为5.0～20.0μm，进一步优选为6.0～15.0μm。