[发明专利]一种负极材料及其制备方法、负极片和电池

权利要求书

1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)取钛酸盐水溶液加热，加酸溶液调节pH值，反应，固液分离，取固体，干燥，碳化，制得多孔氧化钛；

(2)取所述多孔氧化钛、无定形碳的原料、导电剂与有机溶剂混合，制得包覆液；所述无定形碳的原料选自酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂中的至少一种；多孔氧化钛与所述无定形碳的原料的质量比为10-50:50-400；所述多孔氧化钛与导电剂的质量比为1-10:0.5-2；

(3)取石墨的原料、含硼化合物和粘结剂混合，加热，得到前驱体材料；加热过程为先在惰性气体下加热到200-300℃并在该温度范围内保温1-6h，然后在惰性气体下升温至700-1000℃并在该温度范围内保温1-6h；所述石墨的原料选自石油系针状焦、煤系针状焦中的至少一种；所述含硼化合物选自氧化硼、二硼化钛、二硼化镁、二硼化铬和碳化硼中的至少一种；所述粘结剂为沥青；所述石墨的原料与含硼化合物的质量比为100:1-10；

(4)将前驱体材料与包覆液混合，干燥，碳化，制得所述负极材料；所述碳化的温度为600-1000℃，时间为1-6h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电剂选自碳纳米管、石墨烯和超级炭黑中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自四氯化碳、N-甲基吡咯烷酮、环己烷、四氢呋喃和二甲苯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和/或(3)的混合之后还包括研磨、搅拌和/或超声处理。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将多孔氧化钛加入到含树脂的有机溶剂中，与含导电剂的有机溶剂混合，得到包覆液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含树脂的有机溶剂中树脂的质量体积百分数为1-15％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，多孔氧化钛的质量与含树脂的有机溶剂的体积比为1-10g:2000-7600mL。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含导电剂的有机溶剂中导电剂的质量体积百分数为0.5-2％。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，多孔氧化钛的质量与含导电剂的有机溶剂的体积比为1-10g:100-500mL。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸盐选自钛酸钙、钛酸镁、钛酸锂、钛酸铝和钛酸钾中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的加热温度为60-100℃，时间为至少1h；反应的时间为至少1h；调节pH值至4-6；所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、枸橼酸溶液、醋酸溶液或者磷酸溶液。

12.一种根据权利要求1-11之一所述的制备方法得到的负极材料，其特征在于，包括：

内核，所述内核包括硼掺杂石墨；

包覆于所述内核外的外壳，所述外壳包括多孔氧化钛、无定形碳和导电剂。

13.根据权利要求12所述负极材料，其特征在于，所述多孔氧化钛的孔隙率为5-50％，平均孔径为10-500nm。

14.根据权利要求12所述的负极材料，其特征在于，所述内核与外壳的质量比为90-99:1-10。

15.根据权利要求12所述的负极材料，其特征在于，所述多孔氧化钛和无定形碳的质量比为1-10:88-98.5。