一种负极材料及其制备方法、负极片以及电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于锂电池材料技术领域，尤其涉及一种负极材料，包括以下步骤：步骤(A)：分别从第一类碳质原料和第二类碳质原料中选取一种以上碳质原料，所述碳质原料符合以下关系0.1≤fa1M1+fa2M2+

【技术实现步骤摘要】
一种负极材料及其制备方法、负极片以及电化学装置


[0001]本专利技术属于锂电池材料
，尤其涉及一种负极材料及其制备方法、负极片以及电化学装置。

技术介绍

[0002]石墨类负极材料是电化学装置的重要组成部分，其直接影响到电化学装置的能量密度与电化学性能。目前电池行业竞争激烈，对负极材料的快充要求越来越高，同时还一直面临着降成本的压力。
[0003]目前解决快充同时兼顾高容量的石墨负极开发方法是采用针状焦包覆，但是高品质针状焦对前驱体的结构和纯度要求高，由于原料成本高以及存在技术壁垒的原因，导致针状焦的价格昂贵。海绵焦的倍率性能优于针状焦，但是其容量较低。前驱体的结构对海绵焦的电化学性能影响极大，且前驱体结构对海绵焦性能的影响还不明确，同时其同样存在高品质前驱体成本高的问题，鉴于此，有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极材料的制备方法，通过合理搭配材料，使用两种以上不同的碳质原料进行搭配，碳化，石墨化，使制备出的负极材料兼具良好的充放电首效，良好的充放电循环寿命，以及良好的安全性能，同时成本相对较低。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(A)：包括第一类碳质原料和第二类碳质原料，所述第一类碳质原料的芳香度为0.3～0.8，阿尔法脂肪氢为0.2～0.4，芳香氢为0.4～0.6，所述第二类碳质原料的芳香度为0.1～0.3，阿尔法脂肪氢为0.2～0.7，芳香氢为0.2～0.4，分别从第一类碳质原料和第二类碳质原料中选取一种以上的碳质原料，所述碳质原料的质量百分比、芳香度、芳香氢和阿尔法脂肪氢均符合以下关系：
[0008](1)、0.1≤fa1M1+fa2M2+
……
+fa
N
M
N
≤0.7；
[0009](2)、0.33≤Har1/Ha1M1+Har2/Ha2M2+
……
+Har
N
/Ha
N
M
N
≤3.33；
[0010]步骤(B)：将所述碳质原料进行热聚合制得中间相产物；
[0011]步骤(C)：将所述中间相产物进行碳化，石墨化制得负极材料；
[0012]其中，fa1和fa
N
＝0.574Abs1600/(Abs1600+0.16Abs1460+0.23Abs1330)+0.024，M1和M
N
为相应碳质原料的质量百分比，Har1和Har
N
为相应碳质原料在核磁中出峰位置为9.0
‑
6.0ppm的峰面积，Ha1和Ha
N
为相应碳质原料在核磁中出峰位置为4.5
‑
3.3ppm的峰面积，Abs 1600指相应碳质原料在1600cm
‑1处的吸收峰强，Abs1460指相应碳质原料在1460cm
‑1处的吸收峰强，Abs1330指相应碳质原料在1330cm
‑1处的吸收峰强；N为大于或等于2的正整数。
[0013]碳质原料包括多种不同石墨化度的原料，一些易石墨化，一些难石墨化。本专利技术的
碳质原料包括第一类碳质原料和第二类碳质原料，所述第一类碳质原料包括在2500℃以上的高温下处理能够得到石墨化度高的焦炭。所述第二类碳质原料包括具有特殊结构的交联树脂在1000℃左右及完成热解，这类碳在2500℃以上的高温也难以得到石墨化高的焦炭。所述第一类碳质原料组分含量高，制备的人造石墨有较高的首次充电效率和容量，但充电能力差。所述第二类碳质原料具有较好的充电能力，且嵌锂电位较高，安全性能更好。所述第一类碳质原料的fa为0.3～0.8，Har为0.4～0.6，Ha为0.2～0.4。fa＝0.574Abs1600/(Abs1600+0.16Abs1460+0.23Abs1330)+0.024，Abs1600指代材料在1600cm
‑1处的吸收峰强，Abs1460指代材料在1460cm
‑1处的吸收峰强，Abs1330指代材料在1330cm
‑1处的吸收峰强，Har在核磁中出峰位置为9.0
‑
6.0ppm，其数值为峰面积；Ha在核磁中出峰位置为4.5
‑
3.3ppm，其数值为峰面积。所述第二类碳质原料的fa为0.1～0.3，Har为0.2～0.4，Ha为0.2～0.7。fa为0.1～0.3，Har为0.2～0.4，Ha为0.2～0.7。fa＝0.574Abs1600/(Abs1600+0.16Abs1460+0.23Abs1330)+0.024，Abs1600指代材料在1600cm
‑1处的吸收峰强，Abs1460指代材料在1460cm
‑1处的吸收峰强，Abs1330指代材料在1330cm
‑1处的吸收峰强，Har在核磁中出峰位置为9.0
‑
6.0ppm，其数值为峰面积；Ha在核磁中出峰位置为4.5
‑
3.3ppm，其数值为峰面积。其中，Har和Ha的峰面积测试方法为将样品和试管除水，0.1g样品溶于10ml氘代吡啶溶液，用核磁管去清液，用BrukerAvance仪器进行测试，扫秒宽度为10033Hz。吸收峰强的其测试方法为将样品粉末与光谱纯溴化钾以质量比为1比100混合均匀，在0.6MPa下压制成片，用Nicolet S
‑
215红外光谱仪进行测试，在4000～500cm
‑1范围内扫秒32次，分辨率为4cm
‑1，测试标准详见GBT 6040
‑
2002。
[0014]本专利技术使用两种以上不同的材料搭配进行共碳化，对石墨负极材料进行筛选设计，对质量与芳香度的配合进行限定，调控焦炭的结构，从而制备出具有快充、高首效、高容量、长寿命的石墨负极材料。当fa1M1+fa2M2+
……
+fa
N
M
N
值过高时会导致负极材料的动力学差，当fa1M1+fa2M2+
……
+fa
N
M
N
值过低时会导致负极材料的容量低，且加工性能差；当Har1/Ha1M1+Har2/Ha2M2+
……
+Har
N
/Ha
N
M
N
过高会导致负极材料的动力学差，当Har1/Ha1M1+Har2/Ha2M2+
……
+Har
N
/Ha
N
M
N
过低时会导致收率低。只有当上述二者的数值在一定合理的范围内，所述第一类碳质原料和第二类碳质原料才能发挥出良好的效果，使用负极材料兼具良好的充放电首效，良好的充放电循环寿命，以及良好的安全性能，同时成本相对较低。具体地，当N为2时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(A)：包括第一类碳质原料和第二类碳质原料，所述第一类碳质原料的芳香度为0.3～0.8，阿尔法脂肪氢为0.2～0.4，芳香氢为0.4～0.6，所述第二类碳质原料的芳香度为0.1～0.3，阿尔法脂肪氢为0.2～0.7，芳香氢为0.2～0.4，分别从第一类碳质原料和第二类碳质原料中选取一种以上的碳质原料，所述碳质原料的质量百分比、芳香度、芳香氢和阿尔法脂肪氢均符合以下关系：(1)、0.1≤fa1M1+fa2M2+
……
+fa
N
M
N
≤0.7；(2)、0.33≤Har1/Ha1M1+Har2/Ha2M2+
……
+Har
N
/Ha
N
M
N
≤3.33；步骤(B)：将所述碳质原料进行热聚合制得中间相产物；步骤(C)：将所述中间相产物进行碳化，石墨化制得负极材料；其中，fa1和fa
N
＝0.574Abs1600/(Abs1600+0.16Abs1460+0.23Abs1330)+0.024，M1和M
N
为相应碳质原料的质量百分比，Har1和Har
N
为相应碳质原料在核磁中出峰位置为9.0
‑
6.0ppm的峰面积，Ha1和Ha
N
为相应碳质原料在核磁中出峰位置为4.5
‑
3.3ppm的峰面积，Abs 1600指相应碳质原料在1600cm
‑1处的吸收峰强，Abs1460指相应碳质原料在1460cm
‑1处的吸收峰强，Abs1330指相应碳质原料在1330cm
‑1处的吸收峰强；N为大于或等于2的正整数。2.根据权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于：所述碳质原料的质量百分比、芳香度、芳香氢和阿尔法脂肪氢均符合以下关系：(1)、0.15≤fa1M1+fa2M2+
……
+fa
N
M
N
≤0.45；(2)、1.3≤Har1/Ha1M1+Har2/Ha2M2+
……
+Har
N<...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钊，张浩，张传健，江柯成，
申请(专利权)人：江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司江苏塔菲尔动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：