一种负极材料及其制备方法、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CN114551836A(43)申请公布日2022.05.27(21)申请号202210179436.6(22)申请日2022.02.25(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人赵晓锋(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周卫赛(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称一种负极材料及其制备方法、负极片和电池(57)摘要本发明公开了一种负极材料及其制备方法、负极片和电池，该负极材料呈现核壳结构，内核为硼掺杂石墨，外壳是包括多孔氧化钛、无定形碳和导电剂。通过采用包括多孔氧化钛、无定形碳和导电剂的外壳包覆硼掺杂石墨，各组分相互配合，不仅显著提升了负极材料的离子/电子的传输速率，提高导电率，还能够提升由该负极材料形成的锂电池的锂离子的嵌出，降低电池不可逆容量的损失，提升电池的首次效率和倍率性能，尤其是多孔氧化钛的使用，还使得负极材料结构更加稳定，明显提升电池的循环性能。CN114551836ACN114551836A权利要求书1/2页1.一种负极材料，其特征在于，包括：内核，所述内核包括硼掺杂石墨；包覆于所述内核外的外壳，所述外壳包括多孔氧化钛、无定形碳和导电剂。2.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述多孔氧化钛的孔隙率为5‑50％，平均孔径为10‑500nm。3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述内核与外壳的质量比为90‑99:1‑10；和/或，所述多孔氧化钛和无定形碳的质量比为1‑10:88‑98.5；和/或，所述多孔氧化钛与导电剂的质量比为1‑10:0.5‑2；和/或，硼掺杂石墨中硼的掺杂比例为1‑20wt％；和/或，所述导电剂选自碳纳米管、石墨烯和超级炭黑中的至少一种。4.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取多孔氧化钛、无定形碳的原料、导电剂与有机溶剂混合，制得包覆液；取石墨的原料、含硼化合物和粘结剂混合，加热，得到前驱体材料；(2)将前驱体材料与包覆液混合，干燥，碳化，制得负极材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法满足如下1)‑8)中的至少一项：1)所述无定形碳的原料为树脂，优选的，所述树脂选自酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂中的至少一种；2)所述有机溶剂选自四氯化碳、N‑甲基吡咯烷酮、环己烷、四氢呋喃和二甲苯中的至少一种；和/或，所述导电剂选自碳纳米管、石墨烯和超级炭黑中的至少一种；和/或，所述含硼化合物选自氧化硼、二硼化钛、二硼化镁、二硼化铬和碳化硼中的至少一种；3)所述石墨的原料为针状焦，优选地，所述针状焦选自石油系针状焦、煤系针状焦中的至少一种；4)所述粘结剂为沥青；5)步骤(1)和/或(2)的混合之后还包括研磨、搅拌和/或超声处理；6)步骤(1)中，加热过程为先在惰性气体下加热到200‑300℃并在该温度范围内保温1‑6h，然后在惰性气体下升温至700‑1000℃并在该温度范围内保温1‑6h；7)步骤(2)中，碳化的温度为600‑1000℃，时间为1‑6h；8)多孔氧化钛与树脂的质量比为10‑50:50‑400；和/或，所述多孔氧化钛与导电剂的质量比为1‑10:0.5‑2；和/或，所述石墨的原料与含硼化合物的质量比为100:1‑10。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将多孔氧化钛加入到含树脂的有机溶剂中，与含导电剂的有机溶剂混合，得到包覆液；优选的，含树脂的有机溶剂中树脂的质量体积百分数为1‑15％；优选的，多孔氧化钛的质量与含树脂的有机溶剂的体积比为1‑10g:2000‑7600mL；优选的，含导电剂的有机溶剂中导电剂的质量体积百分数为0.5‑2％；优选的，多孔氧化钛的质量与含导电剂的有机溶剂的体积比为1‑10g:100‑500mL。7.根据权利要求4‑6中任一所述的制备方法，其特征在于，所述多孔氧化钛的制备方法包括如下步骤：取钛酸盐水溶液加热，加酸溶液调节pH值，反应，固液分离，取固体，干燥，碳化，制得多孔氧化钛。2CN114551836A权利要求书2/2页8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸盐选自钛酸钙、钛酸镁、钛酸锂、钛酸铝和钛酸钾中的至少一种；和/或，加热温度为60‑100℃，时间为至少1h；和/或，反应的时间为至少1h；和/或，碳化温度为600‑1000℃，时间为为1‑6h；和/或，调节pH值至4‑6；和/或，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、枸橼酸溶液、醋酸溶液