【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種負極活性材料，尤其涉及一種負極活性材料、其制備、負極極片、電池和裝置，屬于電池領域。
技術介紹
1、天然石墨作為鋰離子電池負極材料具有容量高，成本低的優(yōu)勢，但限制其廣泛應用的問題在于：在含碳酸亞丙酯的電解液中，溶劑化的鋰離子容易嵌入石墨層間，導致石墨片層剝離，從而發(fā)生容量衰減。為避免溶劑分子的共嵌入，在使用天然石墨作為負極時，一般會減少電解液中碳酸亞丙酯的含量，或者采用其他溶劑替代，但碳酸亞丙酯作為電解液溶劑具有介電常數(shù)高和熔點低的優(yōu)點，降低其用量會惡化鋰離子電池的倍率性能和低溫放電性能。
2、專利文獻cn102224623a公開了一種抑制碳酸亞丙酯分解的非水電解質二次電池，該二次電池具備含有石墨粒子作為負極活性物質的負極和含有碳酸亞丙酯作為非水溶劑的非水電解質，該石墨粒子的表層含有沿表面取向的層疊的多個碳六方網(wǎng)絡平面的結晶區(qū)域和非晶質區(qū)域，碳六方網(wǎng)絡的端面有石墨粒子表面露出的環(huán)，環(huán)的至少一部分形成多個環(huán)的層疊體，環(huán)的平均層疊數(shù)超過1但在2以下。該方案中的石墨粒子表面非晶質碳含量較低，仍有部分碳六方網(wǎng)絡的端面暴露在電解質中，導致其bet較大，電池首次充放電的不可逆容量較高，電池循環(huán)過程中仍有部分溶劑發(fā)生共嵌入導致循環(huán)容量衰減快。另外，石墨粒子表面暴露的基面上存在的缺陷，也會發(fā)生溶劑的共嵌入，導致容量衰減。
3、因此，迫切需要開發(fā)一種新穎的負極活性材料，其具有優(yōu)異的循環(huán)性能。
技術實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有石墨作為鋰離子電池負極活性材料帶來的
2、本專利技術第一方面提供了一種負極活性材料，其包括石墨和位于該石墨的表面上并且包括非晶質碳的包覆層，該石墨滿足下列關系式:0.25≤(i3r(101)×15/12)/(i3r(101)×15/12+i2h(101))≤0.5，其中，所述i3r(101)為所述負極活性材料中石墨的菱形相101晶面的x射線衍射峰的峰強度，所述i2h(101)為所述負極活性材料中石墨的六方相101晶面的x射線衍射峰的峰強度。
3、在一些實施方式中，0.35≤(i3r(101)×15/12)/(i3r(101)×15/12+i2h(101))≤0.5。
4、在一些實施方式中，該負極活性材料的平均粒徑dv50為10μm～18μm。在一些實施方式中，該負極活性材料的振實密度為0.95g/cm3～1.15g/cm3。在一些實施方式中，該負極活性材料的比表面積為1.5m2/g～3.5m2/g。
5、在一些實施方式中，該石墨包括天然石墨和人造石墨中的至少一種。在一些實施方式中，該非晶質碳包括軟碳和硬碳中的至少一種。
6、本專利技術第二方面提供了一種用于制備該負極活性材料的方法，其包括下列步驟：將石墨與非晶質碳前驅體進行包覆處理，得到包覆的石墨；將該包覆的石墨進行等靜壓(或模壓)處理。
7、在一些實施方式中，該方法還包括：在等靜壓處理之后，對包覆的石墨進行熱處理；在一些實施方式中，該非晶質碳前驅體與該石墨的質量比為(1～20):(80～99)；在一些實施方式中，該包覆處理包括氣相包覆、液相包覆和固相包覆中的至少一種。在一些實施方式中，該非晶質碳前驅體包括煤瀝青、石油瀝青、改質瀝青、中間相瀝青、重油、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和糠醛樹脂中的至少一種；在一些實施方式中，該模壓或等靜壓處理的處理壓力為1mpa～200mpa；在一些實施方式中，該模壓或等靜壓處理的處理壓力為70mpa～160mpa；在一些實施方式中，該等靜壓處理的處理時間為1min～30min；在一些實施方式中，該等靜壓處理的處理時間為4min～25min。
8、在一些實施方式中，該熱處理在保護性氣氛中進行；在一些實施方式中，該保護性氣氛包括氮氣氣氛、氦氣氣氛、氖氣氣氛、氬氣氣氛和氙氣氣氛中的至少一種；在一些實施方式中，該熱處理的溫度為800℃～1400℃；在一些實施方式中，該熱處理的溫度為1100℃～1300℃；在一些實施方式中，該熱處理的時間為1h-72h；在一些實施方式中，該熱處理的時間為2h-10h；在一些實施方式中，該熱處理的升溫速率為20.0℃/min以下；在一些實施方式中，該熱處理的升溫速率為1.0℃/min～5.0℃/min。
9、本專利技術第三方面提供了一種負極極片，其中，該負極極片包括負極集流體，該負極集流體上設置有負極材料層，該負極材料層包括上述負極活性材料；和/或該負極集流體上設置有負極材料層，該負極材料層包括上述方法制備的負極活性材料。
10、本專利技術第四方面提供了一種二次電池，其包括上述負極極片、正極極片、電解液和隔膜。
11、本專利技術第五方面提供了一種裝置，其包括上述二次電池。
12、本專利技術具有以下有益效果：
13、1.本專利技術的負極活性材料包括石墨，和負極活性材料在其表面包覆的非晶質碳，表面包覆的非晶質碳可以減少石墨表面暴露的基面的缺陷，減少溶劑分子嵌入，從而減少電池的循環(huán)容量衰減。并且，申請人令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，即使包覆層在充放電時發(fā)生破裂，將石墨中i3r(101)和i2h(101)控制在特定比例范圍內，內核的石墨也可以抑制溶劑分子嵌入石墨層間。因此，表面包覆的非晶質碳和內核石墨的特定結構相互配合，大大減少了溶劑分子的共嵌入，從而大幅提升了負極極片的循環(huán)性能。
14、2.包括本專利技術負極活性材料的鋰離子二次電池具有優(yōu)異的循環(huán)壽命。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術保護點】
1.一種負極活性材料，其包括石墨和位于所述石墨的表面上并且包括非晶質碳的包覆層，所述石墨滿足下列關系式:0.25≤(I3R(101)×15/12)/(I3R(101)×15/12+I2H(101))≤0.5，
2.根據(jù)權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，0.35≤(I3R(101)×15/12)/(I3R(101)×15/12+I2H(101))≤0.5。
3.根據(jù)權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，
4.根據(jù)權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，
5.一種用于制備權利要求1-4中任一項所述的負極活性材料的方法，其包括下列步驟：
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，
8.一種負極極片，其包括負極集流體，所述負極集流體上設置有負極材料層，所述負極材料層包括根據(jù)權利要求1-4任一項所述的負極活性材料；和/或所述負極集流體上設置有負極材料層，所述負極材料層包括根據(jù)權利要求5-7任一項所述的方法制備的負極活性材料。
9.一種二次
10.一種裝置，其包括權利要求9中所述的二次電池。
...【技術特征摘要】
1.一種負極活性材料，其包括石墨和位于所述石墨的表面上并且包括非晶質碳的包覆層，所述石墨滿足下列關系式:0.25≤(i3r(101)×15/12)/(i3r(101)×15/12+i2h(101))≤0.5，
2.根據(jù)權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，0.35≤(i3r(101)×15/12)/(i3r(101)×15/12+i2h(101))≤0.5。
3.根據(jù)權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，
4.根據(jù)權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，
5.一種用于制備權利要求1-4中任一項所述的...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：祖云飛，
申請(專利權)人：蔚來電池科技安徽有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。