[发明专利]一种锂离子二次电池负极活性材料及制备方法、锂离子二次电池负极极片和锂离子二次电池

说明书

本发明提供了一种锂离子二次电池负极活性材料，包括碳素材料内核以及形成在所述碳素材料内核表面的包覆层，所述包覆层的材料包括无定形碳和掺杂元素，所述掺杂元素包括氮元素。该锂离子二次电池负极活性材料以碳素材料为内核，通过在其表面设置掺杂元素和无定形碳包覆层，从而具有长寿命、高容量、高倍率充放电特性和低成本的优势，该负极活性材料能够有效地提高电池充电速率，特别是低温下的快速充电能力。本发明还提供了锂离子二次电池负极活性材料的制备方法、锂离子二次电池负极极片以及锂离子二次电池。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池领域，特别是涉及一种锂离子二次电池负极活性材料及制备方法、锂离子二次电池负极极片和锂离子二次电池。

背景技术

目前，电子技术飞速发展，电子产品已成为了人类生活不可缺少的必需品，但电池能量密度的进步速度还远远跟不上电子技术的发展速度，因此成为电子产品的瓶颈之一。快速充电则是近1～2年备受关注、用户体验加倍提升的热门技术方向。

负极材料是锂离子电池实现快速充电的最关键材料之一，而现有常用的负极材料普通碳素材料，其大电流充放电性能低，因而影响其快速充电性能，特别是低温下快速充电的能力。因此，为了提升用户体验，提高锂离子电池的快充性能，特别是实现低温快充，有必要提供一种高能量密度、高倍率充放电特性良好，特别是低温下具有快速充电能力的锂离子电池负极材料。

发明内容

鉴于此，本发明第一方面提供了一种锂离子二次电池负极活性材料，其具有高能量密度、高倍率充放电特性良好，特别是低温下具有快速充电能力，以解决现有普通碳素材料大电流充放电性能低，快速充电性能差，特别是低温下快速充电的能力不佳的问题。

第一方面，本发明提供了一种锂离子二次电池负极活性材料，包括碳素材料内核以及形成在所述碳素材料内核表面的包覆层，所述包覆层的材料包括无定形碳和掺杂元素，所述掺杂元素包括氮元素。

在本发明第一方面中，所述包覆层为双层结构或单层结构。

具体地，在本发明第一方面中，所述包覆层为双层结构，所述包覆层包括依次形成于所述碳素材料内核表面的无定形碳层和掺杂层，其中所述掺杂层为最外层；或者所述包覆层包括依次形成于所述碳素材料内核表面的掺杂层和无定形碳层，其中所述无定形碳层为最外层，所述掺杂层包含碳元素和所述掺杂元素。所述无定形碳层的厚度为0.1～10μm，掺杂层的厚度为0.1～10μm。

当所述包覆层为双层结构时，所述掺杂层的质量占整个负极活性材料的0.1～30％，所述掺杂元素的质量占所述掺杂层质量的0.1～30％。

在本发明第一方面中，所述包覆层为单层结构，所述掺杂元素分散于无定形碳中。当所述包覆层为单层结构时，所述包覆层的质量占整个负极活性材料的0.1～30％，所述掺杂元素的质量占所述包覆层质量的0.1～20％。当所述掺杂元素与所述无定形碳同处一层，即所述包覆层为单层结构时，所述包覆层厚度为0.1～10μm。

在本发明第一方面中，所述无定形碳为沥青、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或多种的混合。

在本发明第一方面中，所述无定形碳的质量占整个负极活性材料的0.1～30％。

在本发明第一方面中，所述掺杂元素还包括P、B、S、O、F、Cl、H元素中的一种或多种。

在本发明第一方面中，所述碳素材料内核的材料包括天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、氧化石墨、硬碳、软碳、石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的至少一种。