[发明专利]复合包覆负极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了复合包覆负极材料及其制备方法和锂离子电池。所述复合包覆负极材料包括第一石墨内核以及包覆在所述第一石墨内核上的复合包覆层，所述复合包覆层包括位于第一石墨内核表面的第二石墨内层和位于所述第二石墨内层表面的无定形碳外层，所述第二石墨内层为微晶石墨。所述制备方法包括：将第一石墨和第二石墨混合并进行包覆，得到第二石墨包覆的第一石墨，其中，所述第二石墨为微晶石墨；及将第二石墨包覆的第一石墨进行碳包覆得到所述复合包覆负极材料。本发明提供的复合包覆负极材料主要利用复合包覆层中第二石墨内层和无定形碳外层的相互配合，使得复合包覆负极材料容量高、不可逆容量低、功率性能优异。

技术领域

本发明属于负极材料技术领域，涉及复合包覆负极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、工作电压高、循环使用寿命长、环境友好、快速充放电等方面的优异性能和日趋降低的制作成本，在3C产品、动力装置、储能设备等领域应用日益广泛。目前，商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料，启停电源、轻混电动汽车、电动工具等要求锂离子电池具有大倍率充放电的性能，这就要求负极材料具有更高的功率性能。现有技术一般采用人造石墨或硬碳材料作为高功率负极材料，但人造石墨或硬碳都具有能力密度低、成本高昂的缺点。

一种高功率炭包覆人造石墨负极材料的制备方法，以煤系生焦为原料，进行改性热处理和常温石墨化处理后，再进行沥青包覆改性，得到负极材料产品，具有更小的反应阻抗，提升了材料的低温性能和功率特性，但该方法制备的人造石墨负极材料功率密度低，成本较高。

另一种具有汉堡结构的复合包覆型石墨负极材料及其制备方法，它是一种利用提纯、球型化后的天然石墨作为内核，在其颗粒表面粘结有人造炭微粒的复合包覆结构的材料；制作步骤：首先使用低结焦值改性沥青对天然石墨内核的表面进行包覆处理制得该材料的“核”，加入人造炭微粒及高结焦值改性沥青经高速分散造粒对“核”部分形成包裹；其微观形貌类似于“汉堡”，最后经过热处理获得复合包覆型石墨负极材料。但是该方法制备的人造石墨负极材料功率密度低，成本较高。

因此，开发一种功率性能优异、能量密度高、成本低廉的负极材料具有良好的应用前景。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供复合包覆负极材料及其制备方法和锂离子电池。本发明提供的复合包覆负极材料容量高、首次库伦效率高、倍率性能好、功率性能优异，且制备工艺简单、成本低廉。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供复合包覆负极材料，所述复合包覆负极材料包括第一石墨内核以及包覆在所述第一石墨内核上的复合包覆层，所述复合包覆层包括位于第一石墨内核表面的第二石墨内层和位于所述第二石墨内层表面的无定形碳外层，所述第二石墨内层为微晶石墨。

所述微晶石墨是指由微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体,亦称土状石墨或无定型石墨。

本发明中，通过复合包覆层中第二石墨内层和无定形碳外层的相互配合，可提升包覆层的克容量和首次效率。本发明提供的复合包覆负极材料中，复合包覆层具有比单一无定形碳包覆层更高的比容量和更高的无序度，同时克服了单一包覆层不可逆容量高或克容量低等缺陷，可以大幅提升第一石墨的功率性能。因此，本发明复合包覆负极材料容量高、不可逆容量低、功率性能优异，且制备工艺简单，原料成本低廉。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述第一石墨内核包括天然石墨。使用天然石墨是因为天然石墨具有容量高、成本低廉的优点。

优选地，所述第一石墨内核为球形化的天然石墨。