【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种负极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
1、随着锂离子电池的发展，高容量电池已经成为当下的研究热点。天然石墨具有容量高，压密大的优点，而且其无需石墨化，能极大程度上减少对能源的消耗和二氧化碳的排放，非常适合在碳中和背景下作为锂离子电池负极使用。但是天然石墨本身材质较为柔软，因此在锂离子嵌入脱出过程中会发生较大的体积形变且无法恢复，即发生不可逆形变，该特性对锂离子电池的循环性能提出较大挑战。
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种负极材料及其制备方法和锂离子电池，以改善天然石墨的膨胀问题。
2、为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术第一方面提供一种负极材料，所述负极材料的杨氏模量e的取值为：8gpa≤e≤17gpa，所述负极材料包括天然石墨和包覆在所述天然石墨表面的包覆层。
3、在本专利技术一实施例中，所述负极材料在80mpa下的粉体压密p的取值为1.66≤p≤1.74g/cm3。
4、在本专利技术一实施例中，所述负极材料在160mpa冷压10s后，孔径为0.2至2nm的微孔孔容v0.2-2为：14≤v0.2-2≤20cm3/kg。
5、在本专利技术一实施例中，所述包覆层包括无定型碳，所述无定型碳的质量占所述天然石墨质量的2.5％至6％。
6、在本专利技术一实施例中，所述负极材料的粒径dv50为5μm至20μm。
7、本专利技术另一方面
8、对天然鳞片石墨原料进行粉碎整形处理，获得石墨前驱体；
9、对所述石墨前驱体进行热整形处理，然后采用梯度降温方式对所述石墨前驱体进行冷淬处理，获得球形化前驱体；
10、将所述球形化前驱体进行真空焙烧，之后在所述球形化前驱体表面形成包覆层，获得负极材料。
11、在本专利技术一实施例中，对所述石墨前驱体进行热整形处理，然后采用梯度降温方式对所述石墨前驱体进行冷淬处理的步骤，包括：
12、将所述石墨前驱体转入气流磨中升温至第一温度，进行100hz至140hz超高频热整形0.5h至2h；
13、之后，向所述气流磨中引入第一惰性气体降温至第二温度，并在所述第二温度下保持通气1h至3h并同时整形；
14、再向所述气流磨中引入第二惰性气体降温至第三温度，保持通气1h至3h并同时整形，得到球形化前驱体；
15、其中，所述第一温度为600℃至800℃；所述第一温度与所述第二温度的温差为100℃至400℃，所述第二温度与所述第三温度的温差为100℃至400℃，所述第一惰性气体的流量l1为5l/min至10l/min；所述第二惰性气体的流量l2为30l/min至60l/min。
16、在本专利技术一实施例中，所述真空焙烧的温度为450℃至550℃；在所述球形化前驱体表面形成包覆层的步骤，包括：将真空焙烧后的前驱体转移至溶有含碳前驱体的溶液中，搅拌、过滤干燥、收集粉体；然后将所述粉体在惰性气氛下750℃至1100℃煅烧4至8h，制得负极材料；和/或，所述石墨前驱体的粒径dv50为30μm至50μm，粒度分布宽度(dv90-dv10)/dv50＜1.1。
17、在本专利技术一实施例中，所述含碳前驱体包括c9石油树脂、酚醛树脂、沥青中的一种或多种。
18、本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极极片，所述负极极片包括上文所述的任一负极材料或上述任一制备方法制备的负极材料。
19、本专利技术负极材料具有较高的杨氏模量，使得负极材料颗粒具有较高的力学强度，在锂离子脱嵌的时候能更好的维持微观晶体结构，发生较小的不可逆形变，从而具有更好的循环性能。另外，该负极材料具备较高杨氏模量，使得材料的粉体压密保持在合适的范围内，在兼具高能量密度的同时，保证极片层级较高的孔隙率，具有优秀的快充性能；并且该负极材料在高压力下可保持较多的微孔孔容，使其具有较多的快速嵌锂通道，保证材料在较高能量密度的情况下具有较好的快充性能。
20、本专利技术在制备负极材料时，利用天然鳞片石墨为原料，通过调节热处理工艺，利用梯度降温的方式对前驱体进行冷淬处理，使得材料在保持天然石墨动力学性能优势的同时，具有较高的杨氏模量，从而实现低膨胀、长循环的特点。本专利技术的制备方法可以有效改善天然石墨的膨胀性能，并且简单、易操作，大大降低了负极成本和能耗。
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1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料的杨氏模量E的取值为8GPa≤E≤17Gpa；所述负极材料包括天然石墨和包覆在所述天然石墨表面的包覆层。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料在80Mpa下的粉体压密P的取值为1.66≤P≤1.74g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料在160Mpa冷压10s后，孔径为0.2至2nm的微孔孔容V0.2-2为：14≤V0.2-2≤20cm3/Kg。
4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述包覆层包括无定型碳，所述无定型碳的质量占所述天然石墨质量的2.5％至6％。
5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的粒径Dv50为5μm至20μm。
6.一种权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的负极材料的制备方法，其特征在于，对所述石墨前驱体进行热整形处理，然后采用梯度降温方式对所述石墨前驱体进行冷淬处理的步骤，包括：
8.根据权利要
9.根据权利要求8所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述含碳前驱体包括C9石油树脂、酚醛树脂、沥青中的一种或多种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括负极极片，所述负极极片包括权利要求1至5任一所述的负极材料或权利要求6至9任一所述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，所述负极材料的杨氏模量e的取值为8gpa≤e≤17gpa；所述负极材料包括天然石墨和包覆在所述天然石墨表面的包覆层。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料在80mpa下的粉体压密p的取值为1.66≤p≤1.74g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料在160mpa冷压10s后，孔径为0.2至2nm的微孔孔容v0.2-2为：14≤v0.2-2≤20cm3/kg。
4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述包覆层包括无定型碳，所述无定型碳的质量占所述天然石墨质量的2.5％至6％。
5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的粒径dv50为5μm至20μm。
6.一种权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，
申请(专利权)人：株式会社AESC日本，
类型：发明
国别省市：
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