[发明专利]负极材料及其制备方法与应用、负极片与应用

说明书

本发明涉及碳材料领域，公开了一种负极材料及其制备方法与应用、一种负极片与应用。该负极材料具有以下特征：(1)所述负极材料的总孔体积≤0.02cm³/g，孔径为2‑50nm的介孔体积为0.0001‑0.02cm³/g；(2)所述负极材料通过拉曼光谱获得的D峰和G峰的高度比满足以下条件：0.20≤ID/IG≤1。负极材料的结构致密度高、晶粒尺寸小，使得包含该负极材料的电池不仅具有高的充放电容量、高的首次库伦效率、倍率性能优异，更具有优异的持续高倍率循环性能，并且制备方法工艺简单、成本低。

技术领域

本发明涉及碳材料领域，具体涉及一种负极材料及其制备方法与应用、一种负极片与应用。

背景技术

锂离子电池负极主要是碳材料，包括无定形碳、天然石墨和人造石墨。石墨具有规则层状结构和优异导电性，其理论比容量为372mA·h/g，效率高，是目前主流的负极材料。目前开发人造石墨的原料主要有三类：同性焦，沥青胶和针状焦。同性焦基人造石墨结晶度度低，各向同性度高，容量低，功率性高。针状焦基人造石墨容量高，倍率相对差些，沥青胶一般居于二者之间。

CN104681786A公开了一种煤基负极材料。该煤基负极材料是由煤基材料石墨化内层、中间层及分布于表面的外层组成。其制备方法包括：将煤基材料经过粉碎处理；再加入粘结剂，或粘结剂和改性剂混合；然后进行压型、高温石墨化，制成成品。

CN111232970A公开了一种石墨负极材料、锂离子电池、制备方法和应用。所述的制备方法包括以下步骤：将中间相碳微球生球、无烟煤粉与催化剂的混合物进行石墨化高温处理，即可；其中，所述的中间相碳微球生球与所述的无烟煤粉的质量比为1:9-8:1；所述无烟煤粉的粒径D₅₀为10-20μm。

CN111628146A公开了一种沥青填充微晶石墨制备锂离子电池负极材料的工艺，以微晶石墨为原料，加入中低温煤焦油进行混捏处理，得到改性微晶石墨；再将改性微晶石墨转入反应釜中，加入液态中温沥青进行混合，升温至350-500℃，抽真空后静置1-3h，然后充入惰性气体，加压静置2-5h，泄压后得到沥青填充型微晶石墨；然后将沥青填充型微晶石墨进行轧片、制粉、碳化、筛分、除磁，得到目标产品。

上述现有技术提供的负极材料的结构和工艺复杂、成本高，并且制得的负极材料虽然能够提供较高的电池容量以及首次库伦效率，但是电池的持续高倍率循环性能不足，无法满足市场的实际需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的负极材料的结构复杂、持续高倍率循环性能差且制备工艺复杂、成本高的问题，提供一种负极材料及其制备方法与应用，该负极材料的结构致密度高、晶粒尺寸小，使得包含该负极材料的电池不仅具有高的充放电容量、高的首次库伦效率、倍率性能优异，更具有优异的持续高倍率循环性能，并且制备方法工艺简单、成本低。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种负极材料，其特征在于，所述负极材料具有以下特征：

(1)所述负极材料的总孔体积≤0.02cm³/g，孔径为2-50nm的介孔体积为0.00001-0.02cm³/g；

(2)所述负极材料通过拉曼光谱获得的D峰和G峰的高度比满足以下条件：0.20≤ID/IG≤1。

本发明第二方面提供一种负极材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

(1)将煤进行粉碎，得到煤颗粒；

(2)将所述煤颗粒进行石墨化，得到石墨化材料；

(3)将所述石墨化材料与改性剂进行混合后，得到混合料；

(4)在空气气氛下，将所述混合料进行预氧化，得到预氧化样品；