[發明專利]一種負極材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202211330616.6
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115395003B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 趙春雷;龐文文;劉東任;李輝
• 申請（專利權）人: 溧陽紫宸新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發明提供了一種負極材料及其制備方法與應用，所述負極材料包括核體和殼層，所述核體包括石墨，殼層包括可石墨化碳材料；所述負極材料的拉曼光譜中，ID/IG值呈正態分布，分布范圍在0.18?0.55之間，中值為0.3?0.5；所述負極材料的ID/IG值分布范圍窄，且呈正態分布，說明所述負極材料表面殼層缺陷分布均勻，即包覆有均勻的殼層，使得鋰離子的活性位點和穿梭通道增多，負極材料的嵌鋰空間增大，負極材料的倍率性能得到提升。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種負極材料及其制備方法與應用。

背景技術

隨著新能源行業的快速發展，鋰離子電池與負極材料領域為適應整體的市場趨勢，對應產品需求的不斷提高，需要技術工藝不斷更新，尤其是針對鋰離子電池的快充方面的性能，充電效率與資源稀缺成為當下仍然存在的巨大挑戰，而更高倍率的負極材料能改善充電效率低的問題。

為了提高鋰離子電池的充放電倍率特性，除了最主要的影響因素負極材料的原材料石墨外，改善石墨在鋰離子電池中與電解液的接觸界面，在石墨表面包覆物質能夠提升負極材料整體的倍率性能，另一方面從加工工藝來說，傳統固相包覆工藝其包覆效果相對較差，包覆材料在其表面的分布均勻性始終受固體顆粒間的接觸面積影響，很難在石墨表面的得到一層較為理想化的包覆層。

因此，目前現有技術中的復合石墨材料的倍率性能仍有待提升，且包覆方法無法得到理想的包覆層，從而使復合石墨材料的倍率性能受限；如公告號為CN 103647055A的發明專利公開了一種環氧樹脂改性石墨的負極材料及其制備方法，通過將有機硅改性環氧樹脂與天然石墨通過研磨、固化、炭化和粉碎，得到一種環氧樹脂改性石墨的負極材料，包覆在石墨表面的環氧樹脂炭膜確實起到了阻止大體積溶劑分子共嵌入的作用，使石墨層只在小范圍內可逆地膨脹收縮，而不致迅速塌陷崩潰，延長了石墨負極的循環壽命，但是其得到的石墨負極材料倍率性能有待提升，且包覆效果差，無法得到均勻的包覆層。

基于以上研究，需要提供一種負極材料，所述負極材料表面包覆有均勻完整且致密的包覆層，使得負極材料具備優異的倍率性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種負極材料及其制備方法與應用，尤其涉及一種高倍率負極材料及其制備方法與應用，所述負極材料表面包覆有可石墨化碳材料，包覆層的存在能使脫嵌鋰速度得到改善，從而提升了負極材料整體的倍率性能；同時，本發明所述負極材料的制備方法，能夠使石墨材料表面生成理想的包覆層，有效降低石墨自身的比表面積，提高充電倍率。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種負極材料，所述負極材料包括核體和殼層，所述核體包括石墨，殼層包括可石墨化碳材料；

所述負極材料的拉曼光譜中，ID/IG值呈正態分布，分布范圍在0.18-0.55之間，中值為0.3-0.5。

本發明所述負極材料在拉曼光譜中的ID/IG值代表石墨表面的缺陷值含量，ID/IG值分布范圍窄，且呈正態分布，說明所述負極材料表面殼層缺陷分布均勻，包覆的殼層均勻，同時，中值較大，殼體石墨表面的缺陷含量占比較多，使鋰離子在傳送過程中的活性位點和整體的穿梭通道增多，增大了負極材料的嵌鋰空間，使Li⁺嵌入負極材料中的阻力減小，動力學性能提升，且有利于減少析鋰現象的發生，因此，本發明所述負極材料的倍率性能得到提升，快充性能得到改善。

本發明所述ID值表示拉曼光譜的D峰強度，IG值表示拉曼光譜的G峰強度。

所述分布范圍在0.18-0.55之間是指ID/IG值的最小值在0.18以上，例如可以是0.18、0.19、0.2、0.21、0.22或0.23，ID/IG值的最大值在0.55以下，例如可以是0.55、0.54、0.53、0.52、0.51或0.50，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。