[發明專利]復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請號: 202211091136.9
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN116314638A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 楊程;劉若琦;黃健;楊書展;任建國;賀雪琴
• 申請（專利權）人: 貝特瑞新材料集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 錢嫻靜

本申請提供一種復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池，所述復合負極材料包括石墨內核、位于所述石墨內核表面的連接層及位于所述連接層表面的碳層，所述連接層包括含摻雜元素的無定形碳，所述碳層包括含摻雜元素的無定形碳；通過X射線光電子能譜XPS測得，所述復合負極材料的連接層具有C?N、C?P、C?B、C?F、C?O和C?S中的至少一種化學鍵；所述連接層中的摻雜元素的質量含量為P1，所述碳層中的摻雜元素的質量含量為P2，P1＞P2。本申請提供的復合負極材料及其制備方法，能夠兼顧高容量、高首效、優異的倍率性能和低溫性能。

技術領域

本申請涉及負極材料技術領域，具體地講，涉及復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

石墨是鋰離子電池的主要原材料之一，具備高容量、高壓實、環境友好和價格低廉等優點，被廣泛應用于3C、電動工具等領域中。碳包覆石墨已成為快充鋰離子電池主要的負極材料，主要因為無定形碳包覆層具有大于石墨的層間距和較多的表面缺陷，促進鋰離子擴散。然而，近年來市場對鋰離子電池提出了更高的需求，不僅需要碳包覆石墨負極材料具有高容量和高首效，而且需要其具有優異的倍率性能和低溫性能。

傳統的碳包覆石墨一般采用固態瀝青作為包覆材料，通過優化包覆方法和包覆量來提升倍率性能和低溫性能。增加瀝青包覆量一般可提升倍率性能和低溫性能，但過度增加瀝青包覆量會明顯降低石墨負極材料的容量和首效。因此，通過增加瀝青包覆量的方法來制備碳包覆石墨，難以實現碳包覆石墨負極材料兼顧高容量、高首效、優異的倍率性能和低溫性能，從而難以滿足市場對鋰離子電池的更高需求。

因此，如何使得復合負極材料兼顧高容量、高首效、優異的倍率性能和低溫性能是目前亟需解決的問題。

發明內容

鑒于此，本申請提供復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池，能夠兼顧高容量、高首效、優異的倍率性能和低溫性能。

第一方面，本申請提供一種復合負極材料，所述復合負極材料包括石墨內核、位于所述石墨內核表面的連接層及位于所述連接層表面的碳層，所述連接層包括含摻雜元素的無定形碳，所述碳層包括含摻雜元素的無定形碳；通過X射線光電子能譜XPS測得，所述復合負極材料的連接層具有C-N、C-P、C-B、C-F、C-O和C-S中的至少一種化學鍵；且所述連接層中的摻雜元素的質量含量大于所述碳層中的摻雜元素的質量含量。

在一些實施方式中，所述石墨包括人造石墨和天然石墨中的至少一種。

在一些實施方式中，所述石墨的中值粒徑為5μm～20μm。

在一些實施方式中，所述連接層的厚度為0.01μm～1μm。

在一些實施方式中，所述碳層的厚度為0.01μm～1μm。

在一些實施方式中，所述連接層和所述碳層中的摻雜元素包括N、P、B、F、O和S中的至少一種。

在一些實施方式中，所述連接層中的摻雜元素的質量含量為P1，1％P1≤10％。

在一些實施方式中，所述碳層中的摻雜元素的質量含量為P2，0％P2≤1％。

在一些實施方式中，通過拉曼光譜測試，測得所述復合負極材料在1200cm^-1～1500cm^-1處的峰面積I_D與在1500cm^-1～1800cm^-1處的峰面積I_G的比值I_D/I_G為0.5～3.0。

在一些實施方式中，所述復合負極材料的包覆均一度為C，0.50≤C≤1.50。

在一些實施方式中，所述復合負極材料的中值粒徑為5μm～22μm。