【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及储能领域，具体涉及一种负极材料、二次电池和电子装置。
技术介绍
1、随着电化学装置如锂离子电池成为广泛应用的能源系统，其快速充放电应用已成为一个重要的研究方向。因此，开发具有优越充放电性能的能源系统对其在交通工具、电网、风能和太阳能系统中的大规模应用至关重要。
2、但快速充放电会带来一些问题。如在大倍率充放电时，由于电池本身内阻的存在，导致在充放电过程中温度快速上升，对其循环和安全性能带来巨大的损害。现有技术改善电池阻抗主要是通过降低极片的涂布厚度及减小负极活性材料的粒度，但这种方式会明显的降低电池的能量密度，降低电芯的续航能力，且成本高。因此，开发内阻低且能量密度高的负极材料十分必要。
技术实现思路
1、鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提供一种负极材料及包括该负极材料的二次电池，以提高负极材料的容量，进而提升包括该负极材料的二次电池的能量密度。
2、在第一方面，本申请提供一种负极材料，其包括碳基材料，通过氮气吸附脱附测试，该负极材料满足：0.004cm3/g≤s≤0.030cm3/g，s为负极材料中孔径为3nm至35nm的孔的吸附体积，且使用以锂作为负极、以负极材料作为正极的扣式电池进行充放电测试，扣式电池放电至-5mv时，该负极材料的克容量为cap.a，扣式电池放电至5mv时，该负极材料的克容量为cap.b，其中，10mah/g≤cap.a-cap.b≤20mah/g。3nm至35nm的孔的吸附体积可以表征负极材料结构中介孔的数量的多少。吸附
3、在一些实施方式中，通过拉曼测试，负极材料满足：0.2≤id/ig≤0.5，其中，id为拉曼光谱中1350cm-1峰的强度，ig为拉曼光谱中1580cm-1处峰的强度。id/ig比值可以表征负极材料的缺陷度，其值越大，表明缺陷度越高。高的缺陷度可以增加活性离子的脱嵌通道，提高活性离子的脱嵌速度，从而提高负极材料的动力学性能。但过多的缺陷会导致二次电池的首效、循环、储存等性能降低。id/ig比值在上述范围内时，二次电池既能表现出良好的动力学，其首效循环等性能也不会明显降低。在一些实施方式中，0.3≤id/ig≤0.5。
4、在一些实施方式中，通过x射线衍射法测试，负极材料沿a轴方向的平均堆积厚度为la，100nm≤la≤140nm。la表示负极材料晶体沿a轴方向的平均大小。la值越大，负极材料的嵌锂和储锂量就越高，相应地其克容量越高。但la值过高时，虽然负极材料的克容量变大，但其循环性能会降低。本申请负极材料的la值在上述范围内，负极材料具有高克容量的同时循环性能不会明显降低。在一些实施方式中，110nm≤la≤140nm。
5、在一些实施方式中，负极材料的比表面积为2cm2/g至15cm2/g。负极材料的比表面积越小，其与电解液接触的面积也越小，从而使得二次电池在首次形成sei膜时所消耗的活性离子减少，首效增高。但比表面积过小时，电解液浸润和活性扩散变得困难，从而影响二次电池的动力学性能。本申请的负极材料的比表面积在上述范围内，二次电池既具有高的首效，其动力学性能也不会明显降低。在一些实施方式中，负极材料的比表面积为4cm2/g至10cm2/g。
6、在一些实施方式中，负极材料的5t粉末压实密度为1.7g/cm3至2.2g/cm3。粉末压实密度代表负极材料在压制时可以被压缩的程度，该值越大，代表压制时可以压缩的更多，相应的二次电池的体积能量密度就越高。本申请负极材料的粉末压实密度在上述范围内，包括该负极材料的二次电池具有高的能量密度。在一些实施方式中，负极材料的5t粉末压实密度为1.8g/cm3至2.1g/cm3。
7、在一些实施方式中，负极材料的dv50满足：5μm≤dv50≤26μm。负极材料的dv50越大，相应的克容量越大，但过大会影响其动力学性能。本申请负极材料的dv50在上述范围内，既能保证负极材料具有较高的克容量，又能保证动力学性能不显著降低。在一些实施方式中，10μm≤dv50≤20μm。
8、在一些实施方式中，通过x射线衍射法测试，负极材料的004晶面衍射峰面积c004与110晶面衍射峰面积c110的比值满足1≤c004/c110≤5。c004/c110的比值是反映负极材料晶体取向度的一个参数，c004/c110值越大，晶体取向度越高，活性离子在负极材料中脱嵌的面就越局限，c004/c110越小，晶体取向度越低，活性离子可以在负极材料的多个方向进行脱嵌。本申请负极材料的c004/c110在上述范围内，活性离子可以快速在负极材料中脱嵌，从而进一步改善二次电池的放电倍率性能。在一些实施方式中，1≤c004/c110≤3。
9、在一些实施方式中，碳基材料的制备方法包括：将天然石墨或人造石墨中的一种或多种进行石墨复合材料制备、球化处理、包覆处理和碳化处理。
10、在一些实施方式中，石墨复合材料的制备过程包括将天然石墨和人造石墨中的一种或多种与聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)同时溶解在n-n二甲基甲酰胺(dmf)中，在50℃至80℃温度下搅拌10h至14h，过滤收集沉淀物，用去离子水和乙醇洗涤2至4次，60℃至90℃温度下完全干燥得到石墨复合材料前驱体；将石墨复合材料前驱体在管式炉中以8℃/min至16℃/min的升温速率加热至1000℃至1200℃，接着在管式炉中通入ch4/c2h2/h2混合气(比例分别为5～10∶5～10∶80～85)，保持8h至12h后自然冷却至室温，从而得到石墨复合材料。
11、在一些实施方式中，球形化处理过程包括：对包含石墨复合材料与分散剂溶液的混合物施加来自转盘、内壁以及颗粒之间连续的冲击力、压缩力和剪断力，使得石墨复合材料球形化。在一些实施方式中，球化的时间为10min至20min。在一些实施方式中，通过使用球形化装置对混合物施加冲击力、压缩力和剪断力，从而进行混合物的碰撞、摩擦、剪切和弯曲折叠，由此，去除石墨复合材料棱角同时达到微粉固定到大颗粒上的效果。在一些实施方式中，球形化装置为混合造粒机。在一些实施方式中，球形化装置的转速为30hz至50hz。
12、在一些实施方式中，分散剂溶液为羧甲基纤维素(cmc)的水溶液。在一些实施方式中，分散剂溶液中羧甲基纤维素的质量含量为0.5％至2％。在一些实施方式中，基于石墨复合材料的质量，分散剂溶液的质量含量为5％至20％。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料，其包括碳基材料，其中，通过氮气吸附脱附测试，所述负极材料满足：0.004cm3/g≤S≤0.030cm3/g，S为所述负极材料中孔径为3nm至35nm的孔的吸附体积；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其中，0.006cm3/g≤S≤0.025cm3/g；和/或
3.根据权利要求1所述的负极材料，其中，通过拉曼测试，所述负极材料满足：0.2≤Id/Ig≤0.5，其中，Id为拉曼光谱中1350cm-1峰的强度，Ig为拉曼光谱中1580cm-1处峰的强度；和/或
4.根据权利要求3所述的负极材料，其中，0.3≤Id/Ig≤0.5；和/或110nm≤La≤140nm。
5.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料满足如下条件(i)至(iv)中的至少一者：
6.根据权利要求5所述的负极材料，其中，所述负极材料满足如下条件(v)至(viii)中的至少一者：
7.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述碳基材料的制备原材料包括天然石墨和/或人造石墨。
8.根据权利要求1所述的负极材料
9.一种二次电池，其包括负极，所述负极包括负极集流体和设置在所述负极集流体的至少一个表面上的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包括权利要求1-8中任一项所述的负极材料。
10.一种电子装置，包括权利要求9所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种负极材料，其包括碳基材料，其中，通过氮气吸附脱附测试，所述负极材料满足：0.004cm3/g≤s≤0.030cm3/g，s为所述负极材料中孔径为3nm至35nm的孔的吸附体积；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其中，0.006cm3/g≤s≤0.025cm3/g；和/或
3.根据权利要求1所述的负极材料，其中，通过拉曼测试，所述负极材料满足：0.2≤id/ig≤0.5，其中，id为拉曼光谱中1350cm-1峰的强度，ig为拉曼光谱中1580cm-1处峰的强度；和/或
4.根据权利要求3所述的负极材料，其中，0.3≤id/ig≤0.5；和/或110nm≤la≤140nm。
5.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料满足如下条件(i)...
【专利技术属性】
技术研发人员：严怡，董佳丽，谢远森，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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