[发明专利]负极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本申请提供负极材料及其制备方法、锂离子电池，其中，负极材料包括鳞片石墨内核及无定形碳，所述鳞片石墨内核包括交错层叠且卷曲成型的多层鳞片石墨，至少部分的鳞片石墨通过榫卯结构连接；至少部分的所述无定形碳位于所述鳞片石墨内核的表面形成碳包覆层，至少部分的所述无定形碳镶嵌于所述鳞片石墨内核的内部。本申请的负极材料及其制备方法，能降低负极材料的体积膨胀，提高负极材料的倍率性能和循环稳定性。

技术领域

本申请涉及负极材料技术领域，具体地讲，涉及一种负极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。

目前，石墨负极已经被公认为是锂离子电池的理想负极，石墨负极主要分为人造石墨和天然石墨两种。人造石墨的主要优势是循环性能好、与电解液相容性好以及各方面指标都相对较均衡，其主要缺点是容量相对较低且成本较高。而天然石墨的主要优点为容量高、压实密度高和价格便宜，但其缺点也是显著的，例如在颗粒大小不均一、表面缺陷较多以及与电解液相容性较差，副反应较多。为了解决天然石墨负极存在的一些问题，对天然石墨改性处理是改善其性能的关键。目前的改性处理手段难以制备同时兼具高首效、高容量、高压实密度、高能量密度等优秀特性的石墨负极材料。

基于此，亟需开发一种负极材料，能降低材料的循环膨胀率的同时兼具高首效、高容量、高压实密度等。

发明内容

鉴于此，本申请提出一种负极材料及其制备方法、锂离子电池，能降负极材料的体积膨胀，提高负极材料的倍率性能和循环稳定性。

第一方面，本申请提供一种负极材料，所述负极材料包括鳞片石墨内核及无定形碳，所述鳞片石墨内核包括交错层叠且卷曲成型的多层鳞片石墨，至少部分的鳞片石墨通过榫卯结构连接；

至少部分的所述无定形碳位于所述鳞片石墨内核的表面形成碳包覆层，至少部分的所述无定形碳镶嵌于所述鳞片石墨内核的内部。

在一些实施方式中，所述碳包覆层的厚度为10nm～120nm。

在一些实施方式中，所述负极材料具有孔隙。

在一些实施方式中，所述负极材料的切面孔隙率为0.5％～8.5％。

在一些实施方式中，所述负极材料具有孔隙，所述孔隙的平均孔径为0.1nm～10nm。

在一些实施方式中，所述无定形碳包括树脂碳。

在一些实施方式中，所述负极材料的中值粒径为A μm，10≤A≤25。

在一些实施方式中，所述负极材料的石墨化度为B％，90≤B≤96。

在一些实施方式中，所述负极材料的中值粒径为A μm，所述负极材料的石墨化度为B％，且0.5≤A*(1-B)≤2.5；

在一些实施方式中，所述负极材料的OI值为C，0.5≤C≤5.0；

在一些实施方式中，所述负极材料中的无定形碳的质量含量D％，0≤D≤1；

在一些实施方式中，所述负极材料的OI值为C，所述负极材料中的无定形碳的质量含量D％，且1≤[(C-0.5)/2]*D^-1/2≤2。

在一些实施方式中，所述负极材料的粉体压实密度为1.75g/cm³～1.90g/cm³；

在一些实施方式中，所述负极材料的粉体振实密度为1.3g/cm³～1.5g/cm³；