[发明专利]一种天然石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开了一种天然石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池，所述天然石墨负极材料包括基体和包覆壳，所述基体为天然球形石墨，所述包覆壳为不定型炭材料，所述包覆壳为全封闭隔液层，所述包覆壳的厚度为0.5～1.5μm，所述天然石墨负极材料的BET比表面积为0.7m²/g以下。本发明的天然石墨负极材料适合应用于PC电解液体系中，制成的锂离子电池具有较高的容量和效率，大大简化了原料种类和工艺过程，具有较大的成本优势。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料，特别涉及一种天然石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池使用的条件对环境的要求较高，在低温环境下，由于温度的影响，使得电解液粘度升高，锂离子嵌入脱出困难，从而影响锂离子电池的放电性能。在电解液中加入PC(碳酸丙烯酯)可以提升电池的低温性能，但PC电解液对电极材料的腐蚀性较大，常规材料在这种体系中往往不能发挥其正常的容量和效率。因此，为了满足PC电解液体系，需要开发相应的负极材料与之匹配。

中国专利文献CN106159330A中开发了一种高电压PC电解液，提升了锂离子电池的放电电压和低温性能。但是该专利中的电解液主要技术效果是防止电解液分解，并且在电极/电解液的界面成膜，以此改善电池的循环性能，但是其并没有解决负极材料容易受到腐蚀的问题，而且电极成膜容易导致电池的阻抗增大。

中国专利文献CN108630943A中将中间相炭微球与煤焦油混合，先进行低温热处理，之后再进行高温石墨化，与粘合剂粘合后高温炭化处理得到高容量中间相石墨负极材料，这种材料可以用于PC电解液体系中，但其容量和效率(约80％)较低，且中间相石墨制备流程复杂，成本较高。

中国专利文献CN109599546A公开了一种沥青炭包覆天然混合石墨材料，部分沥青炭化，在混合石墨表面生成沥青炭包覆层。但其并不是均匀包覆于天然石墨表面，而是在表面形成微孔结构，这为锂离子的嵌入和脱出提供了通道，同时也有利于电解液的充分浸润。该专利的效果实施例采用的是普通电解液，并不是PC电解液，因此可以推定，这种结构的石墨材料并不能解决PC电解液对电极材料的腐蚀性较大的问题。

中国专利文献CN102082272A公开了一种含硬碳包覆的锂离子电池负极材料，其中将石墨与包覆材料充分混合后，在惰性气氛保护下进行热处理，保温0.5-6小时后冷却，再在惰性气氛保护下进行二次高温石墨化处理，冷却后粉碎过筛既得含硬碳包覆的锂离子电池负极材料。但是粉碎的过程必然会对包覆层造成破坏。该专利的效果实施例采用的也是普通电解液，并不是PC电解液，因此可以推定，这种结构的石墨材料也不能解决PC电解液对电极材料的腐蚀性较大的问题。

中国专利文献CN1909268A公开了一种含PC溶剂电解液的锂离子电池负极材料及其制备方法，在含PC溶剂的电解液体系中取得了较高的放电容量和首次循环库仑效率，但是其用于测试的电解液体系PC浓度较低，仅为25％，无法推知其在更高PC含量的电解液体系中的放电容量和首次循环库仑效率。并且从专利文献CN1909268A的制备方法来看，其包覆层采用了气相包覆低分子有机物热解炭，即通入有机气体热解后包覆在基体材料上，这种包覆方法所得材料的包覆层厚度很薄，且材料中会混入大量热解炭的细粉颗粒，由此可见，此材料不能用于高浓度的PC电解液体系，且应用于电池的循环性能也较差，不能从根本上解决PC电解液体系中材料的腐蚀耐腐蚀问题。

因此需要开发一种耐高浓度PC电解液的锂离子电池负极材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中锂离子电池负极材料不适用于高浓度PC电解液的缺陷，提供一种天然石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池，本发明的天然石墨负极材料在高浓度PC溶剂的电解液体系中仍能达到放电容量≥350mAh/g，耐PC首效≥92％的技术效果，相对于现有技术有较大优势。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：