【技术实现步骤摘要】
本申请属于负极材料，具体地讲，尤其涉及负极材料及其制备方法、负极极片及锂离子电池。
技术介绍
1、硅基负极材料具有比容量高、电压平台低、环境友好以及资源丰富等优点，有望替代石墨负极应用于下一代高比能锂离子电池。然而，硅在脱/嵌过程中有巨大的体积变化，易导致颗粒粉化，进而从集流体上脱落，此外，硅基活性物质在电化学循环过程中体积的反复变化，也导致硅基活性物质表面形成的sei膜不断破坏、再生，造成锂离子的持续消耗，最终会导致容量的快速衰减。
2、通常对硅负极材料进行纳米化、碳包覆、高分子包覆等工艺进行改进，可以一定程度上抑制硅的体积膨胀，对于碳包覆工艺而言，通常将硅活性物质沉积在多孔碳中实现碳包覆，目前，生物质法制备多孔碳是重要的一个方向，但是生物质制备的多孔碳，通常存在直径比较大的大孔。较多的大孔影响了多孔碳的压实性能，使得制备的负极材料无法满足高压实的需求，而且，多孔碳中的大孔由于是自然生长过程中产生的，很难完全去除，导致负极材料的首次效率、膨胀性能和加工性能劣化。
3、因此，开发一种高首效、高循环和低膨胀性能的负极材料仍是所属领域的技术难题。
技术实现思路
1、本申请提供一种负极材料及其制备方法、负极极片及锂离子电池，能够提升负极材料的容量、膨胀性能和循环性能。
2、第一方面，本申请实施例提供一种负极材料，包括碳基体和活性物质，所述碳基体具有孔，所述活性物质至少部分分布在所述孔内，所述负极材料的任一截面中孔径大于50nm的孔的面积占比为α，满足：
3、其中，所述α通过以下的测试方法获得：在单个所述负极材料颗粒经sem切面处理示出的图中，选取任一a×b的区域，其中，a=1μm~10μm，b=1μm~10μm，单个所述负极材料颗粒的截面在所述区域内孔径大于50nm的孔的截面积之和记为s0，单个所述负极材料颗粒在所述区域内的截面积记为s，单个所述负极材料颗粒的截面中孔径大于50nm的孔的面积占比定义为α’，α’＝s0/s，α为至少10个所述负极材料颗粒的α’值的算术平均值。
4、在一些实施方式中，所述负极材料的孔体积小于等于0.1cm3/g；
5、在一些实施方式中，所述负极材料中孔径大于等于500nm的孔的面积占比小于等于5%。
6、在一些实施方式中，所述碳基体包括活性碳、活性碳纤维、炭黑、电容碳、介孔碳、碳纳米管和碳分子筛中的至少一种。
7、在一些实施方式中，所述碳基体的中值粒径小于等于15μm。
8、在一些实施方式中，所述活性物质包括硅基活性物质。
9、在一些实施方式中，所述硅基活性物质包括晶体硅、非晶硅、硅氧化物、硅合金和硅酸盐中的至少一种。
10、在一些实施方式中，所述活性物质包括硅基活性物质，所述硅基活性物质的中值粒径为1nm~500nm。
11、在一些实施方式中，所述负极材料中活性物质的质量占比为40%~80%。
12、在一些实施方式中，所述负极材料中碳基体的质量占比为20%~60%。
13、在一些实施方式中，所述负极材料的中值粒径小于等于15μm。
14、在一些实施方式中，所述负极材料的比表面积小于等于5 m2/g。
15、在一些实施方式中，所述负极材料还包括分布在所述碳基体至少部分表面的包覆层。
16、在一些实施方式中，所述包覆层包括碳层，所述碳层的材质包括石墨烯、软碳、硬碳和导电聚合物中的至少一种。
17、在一些实施方式中，所述包覆层包括金属氧化物层，所述金属氧化物层的材质包括氧化钛、氧化铝、氧化锂、氧化钴和氧化钒中的至少一种。
18、在一些实施方式中，所述包覆层包括氮化物层，所述氮化物层的材质包括氮化钛、氮化钒、氮化钴、氮化镍和氮化碳中的至少一种。
19、在一些实施方式中，所述包覆层的厚度为0.1nm~3000nm。
20、第二方面，本申请实施例提供一种负极材料的制备方法，包括如下步骤：
21、将多孔碳质原料进行预处理，得到碳基体，将所述多孔碳质原料进行预处理包括如下步骤：
22、将多孔碳质原料进行加压处理，所述加压处理的压力大于等于100 mpa；
23、或在真空压力为0.1pa~500pa的条件下，将多孔碳质原料浸渍在处理溶液中，所述处理溶液包括分子量大于10000的有机化合物；
24、采用气相活性物质前驱体对所述碳基体进行气相沉积，得到负极材料。
25、在一些实施方式中，所述加压处理的时间为0.5h~10h。
26、在一些实施方式中，所述加压处理的设备包括冷轧机和模压机中的至少一种。
27、在一些实施方式中，所述将多孔碳质原料进行加压处理之后还包括：将加压处理所得料进行破碎、筛分的步骤。
28、在一些实施方式中，所述将多孔碳质原料进行加压处理之后还包括：将加压处理所得料进行破碎、筛分的步骤，所述筛分的目数为10目~500目。
29、在一些实施方式中，所述处理溶液包括蛋白质、核酸、环己烷、苯甲醇、异丙醇、氯乙烯和单体交联高分子中的至少一种。
30、在一些实施方式中，所述处理溶液包括溶质和溶剂，所述溶质包括蛋白质、多糖、核酸、乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇和单体交联高分子中的至少一种。
31、在一些实施方式中，所述处理溶液包括溶质和溶剂，所述溶剂包括水和有机溶剂。
32、在一些实施方式中，所述处理溶液包括溶质和溶剂，所述溶剂包括水和有机溶剂，所述有机溶剂包括醇类溶剂、醚类溶剂、脂肪烃类溶剂、酮类溶剂和二甲基亚砜中的至少一种。
33、在一些实施方式中，所述处理溶液包括溶质和溶剂，所述溶质的粒子粒径大于等于0.5nm。
34、在一些实施方式中，所述处理溶液的浓度为1mol/l~15mol/l。
35、在一些实施方式中，所述浸渍时间为1h~15h。
36、在一些实施方式中，所述浸渍的设备包括真空浸渍机。
37、在一些实施方式中，所述将多孔碳质原料浸渍在处理溶液中之后还包括：将浸渍所得料进行干燥的步骤。
38、在一些实施方式中，所述将多孔碳质原料浸渍在处理溶液中之后还包括：将浸渍所得料进行干燥的步骤，所述干燥的温度为-40℃~600℃。
39、在一些实施方式中，所述将多孔碳质原料浸渍在处理溶液中之后还包括：将浸渍所得料进行干燥的步骤，所述干燥的时间为0.5 h ~24h。
40、在一些实施方式中，所述多孔碳质原料包括如下步骤制备：将碳源进行碳化处理，将碳化处理所得料进行活化处理，得到多孔碳质原料。
41、在一些实施方式中，所述碳源包括木质素、椰壳、果壳、花生壳、稻壳、煤制生物质和树脂中的至少一种。
42、在一些实施方式中，所述碳化的温度为600℃~900℃。
43、在一些实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，包括碳基体和活性物质，所述碳基体具有孔，所述活性物质至少部分分布在所述孔内，所述负极材料的任一截面中孔径大于50nm的孔的面积占比为α，满足：α≤10%；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括如下特征（1）~（11）中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料还包括分布在所述碳基体至少部分表面的包覆层，所述负极材料包括如下特征（1）~（4）中的至少一种：
4.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征（1）~（14）中的至少一种：
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述多孔碳质原料包括如下步骤制备：将碳源进行碳化处理，将碳化处理所得料进行活化处理，得到多孔碳质原料；所述制备方法包括如下特征（1）~（12）中的至少一种：
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征（1）~（16）中的至少一种：
8
9.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片包括如下特征（1）~（2）中的至少一种：
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1~3任一项所述的负极材料或权利要求4~7任一项所述的制备方法制备的负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，包括碳基体和活性物质，所述碳基体具有孔，所述活性物质至少部分分布在所述孔内，所述负极材料的任一截面中孔径大于50nm的孔的面积占比为α，满足：α≤10%；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括如下特征（1）~（11）中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料还包括分布在所述碳基体至少部分表面的包覆层，所述负极材料包括如下特征（1）~（4）中的至少一种：
4.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征（1）~（14）中的至少一种：
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述多孔碳质原料包括如下...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖称茂，何鹏，任建国，
申请(专利权)人：贝特瑞新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。