[发明专利]一种负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种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)将石墨原料经气体腐蚀和造孔处理得到多孔石墨前驱体；

(2)对步骤(1)得到的多孔石墨前驱体与含氮聚合物进行气相沉积包覆碳化处理，得到氮掺杂多孔石墨；

(3)将步骤(2)得到的氮掺杂多孔石墨、硅源和液相包覆剂混合，经加热处理得到所述负极材料；

其中，步骤(2)所述气相沉积包覆碳化处理的方法为将多孔石墨前驱体和含氮聚合物混合，通入包覆气体，经气相沉积得到氮掺杂多孔石墨，所述含氮聚合物包括三聚氰胺、聚丙烯腈、聚氨酯或聚苯胺中的任意一种或至少两种的组合，所述包覆气体包括乙烯、乙炔或甲烷中的任意一种或至少两种的组合；

步骤(3)所述液相包覆剂包括液态沥青、酚醛树脂或重质油中的任意一种或至少两种的组合，所述加热处理的温度为1000～1300℃，所述硅源为球形氧化亚硅。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述石墨原料包括石油焦、针状焦、沥青焦、鳞片石墨中的任意一种或至少两种的组合。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造孔处理前对石墨原料进行整形处理。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨原料的粒径为5～20μm。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述造孔处理的方法为：

将造孔剂溶于去离子水，加入腐蚀后的石墨原料，通过融合机混合，将混合后的石墨前驱体进行高温石墨化。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂和石墨原料的质量比为0.05～0.2:1。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述高温石墨化的温度为2600～3200℃。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔石墨前驱体的比表面积为5～20m²/g。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔石墨前驱体的孔隙率为10～20％。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮聚合物和多孔石墨前驱体的质量比为0.05～0.3:1。

11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述通入包覆气体的速度为100～1000mL/min。

12.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂多孔石墨的孔隙残炭值为0.5～5％。

13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球形氧化亚硅的粒径为50～100nm。

14.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂多孔石墨、硅源和液相包覆剂的质量比为1:(0.005～0.1):(0.01～0.05)。

15.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料通过如权利要求1-14任一项所述方法制得，所述负极材料包括内核和包覆层，所述包覆层的厚度为5～20nm。

16.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包含如权利要求15所述的负极材料。

17.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求16所述的负极极片。