一种硬碳负极材料、负极片和电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911368A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202310068906.6(22)申请日2023.02.06(71)申请人珠海冠宇电池股份有限公司地址519180广东省珠海市斗门区井岸镇珠峰大道209号(72)发明人李晓航刘春洋李素丽(74)专利代理机构北京布瑞知识产权代理有限公司11505专利代理师尹晓杰(51)Int.Cl.H01M4/587(2010.01)H01M4/133(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书10页附图2页(54)发明名称一种硬碳负极材料、负极片和电池(57)摘要本发明涉及负极片材料的技术领域，提供了一种硬碳负极材料，所述硬碳负极材料呈多微孔层状结构；其中，所述微孔的最可几孔径为0.35nm‑1.5nm，所述硬碳负极材料在63.66Mpa下的电导率为2‑130S/cm。该硬碳负极材料具有特殊超细微孔结构，应用于锂离子电池时，可以实现微孔嵌锂，使锂离子在0V电压附近于硬碳负极材料的微孔结构内转化为团簇态锂。可以有效避免锂枝晶的生长，同时有效控制了嵌锂前后负极材料的体积膨胀，从而降低正负极电压，改善高温循环。CN115911368ACN115911368A权利要求书1/1页1.一种硬碳负极材料，其特征在于，所述硬碳负极材料呈多微孔层状的微观结构；其中，所述微孔的最可几孔径为0.35nm‑1.5nm，所述硬碳负极材料在63.66Mpa下的电导率为2‑130S/cm。2.根据权利要求1所述的硬碳负极材料，其中，所述微孔的最可几孔径为0.4nm‑1.2nm；和/或，所述硬碳负极材料在63.66Mpa下的电导率为5‑80S/cm。3.根据权利要求2所述的硬碳负极材料，其中，所述微孔的最可几孔径为0.5nm‑0.9nm；和/或，所述硬碳负极材料的微孔内水全部脱出时对应的温度范围为150‑450℃。4.根据权利要求3所述的硬碳负极材料，其中，所述硬碳负极材料的微孔内水全部脱出时对应的温度范围为160‑400℃；和/或，所述层状的微观结构的平均层面间距d002为0.3nm‑0.45nm，优选为0.35nm‑0.42nm。5.根据权利要求1‑4中任一项所述的硬碳负极材料，其中，所述硬碳负极材料在0.8V时的脱锂/钠容量记为A，在2V时的脱锂/钠容量记为B，所述A/B的比值为0.2‑0.9。6.根据权利要求1‑4中任一项所述的硬碳负极材料，其中，所述硬碳负极材料满足以下至少一种：(a)所述硬碳负极材料D50为0.3μm‑35μm，和/或；D100不超过100μm；(b)所述硬碳负极材料的比表面积为0.5‑80m2/g；(c)所述硬碳负极材料的振实密度为0.2‑1.11g/cm3。7.根据权利要求1‑4中任一项所述的硬碳负极材料，其中，所述硬碳负极材料满足以下至少一种：(i)所述硬碳负极材料的D50为3μm‑30μm，和/或；D100不超过90μm；(ii)所述硬碳负极材料的比表面积为0.8‑30m2/g；(iii)所述硬碳负极材料的振实密度为0.3‑1.0g/cm3。8.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括权利要求1‑7中任一项所述的硬碳负极材料。9.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1‑7中任一项所述的硬碳负极材料，或权利要求8所述的负极片。10.根据权利要求9所述的电池，其中，所述电池为锂离子电池时，由4.45V降至3V时的放电容量记为C锂，由4.45V降至2.5V时的放电容量记为D锂，所述C锂/D锂的比值为0.3‑0.9；和/或，所述电池为钠离子电池时，由4V降至3V时的放电容量为C钠，由4V降至2V时的放电容量为D钠，所述C钠/D钠的比值为0.5‑0.88。2CN115911368A说明书1/10页一种硬碳负极材料、负极片和电池技术领域[0001]本发明涉及负极材料的技术领域，具体涉及一种硬碳负极材料、负极片和电池。背景技术[0002]非水电解质二次电池主要由正极材料、负极材料、非水电解质和隔膜四部分组分。其中，正极材料一般采用过渡金属氧化物，负极通常采用石墨类碳材料。常规的石墨负极碳材料在二次电池几百圈循环后会出现体积膨胀偏大，循环容量保持率下降快等问题。张杰男博士的博士学位论文中提出二次电池中正极材料的过压会导致过渡金属元素溶出，溶出的过渡金属离子进一步催化负极SEI膜的生长，从而产生电芯极化增加和电芯的循环失效等问题。耐高压正极材料的研究和使用是提高二次电池循环性能的关键因素。林聪在Nat.Nanotech.期刊中发表的文章指出，常规钴酸锂正极材料在4.5V左右开始出现结构的不可逆破坏。现有的掺杂和包覆等技术虽然可以适当提高正极材料的