[发明专利]一种负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括内核和包覆在所述内核表面的外壳，所述内核包括第一碳材料，所述外壳包括第二碳材料包覆层以及位于所述第二碳材料包覆层上的掺杂纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述第一碳材料包括石墨；

优选地，所述石墨包括天然石墨和/或人造石墨；

优选地，所述石墨经过表面氧化处理；

优选地，所述石墨为表面氧化处理的天然石墨；

优选地，所述石墨为球形；

优选地，所述石墨的中值粒径为5.0-30.0μm，优选为8.0-25.0μm，进一步优选为10.0-20.0μm。

3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述第二碳材料为聚合物衍生炭；

优选地，所述聚合物衍生炭包括聚多巴胺衍生炭；

优选地，所述第二碳材料包覆层的厚度为10-500nm，优选为10-30nm；

优选地，所述掺杂纳米粒子包括ZnO纳米粒子；

优选地，所述掺杂纳米粒子的粒径为10-50nm；

优选地，以所述负极材料的总质量为100％计，第一碳材料的质量分数为30-80wt％，第二碳材料的质量分数为10-50wt％，掺杂纳米粒子的质量分数为1-40wt％。

4.一种如权利要求1-3任一项所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在第一碳材料表面包覆聚合物，得到聚合物包覆材料；

(2)在步骤(1)所述聚合物包覆材料表面用掺杂原料进行掺杂，得到带有掺杂纳米粒子前驱体的聚合物包覆材料；

(3)对步骤(2)所述带有掺杂纳米粒子前驱体的聚合物包覆材料进行碳化，得到所述负极材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述包覆聚合物的方法为液相包覆法；

优选地，所述液相包覆法包括：在碱性缓冲溶液中加入第一碳材料和聚合物前驱体，加热反应，得到聚合物包覆材料；

优选地，所述缓冲溶剂为三羟甲基氨基甲烷-盐酸水溶液；

优选地，所述缓冲溶液的pH为8.0-9.0；

优选地，所述聚合物前驱体为多巴胺盐酸盐；

优选地，所述第一碳材料和聚合物前驱体的质量比为0.5-4，优选为1-2；

优选地，所述加热反应的温度为40-80℃，优选为60-65℃；

优选地，所述加热反应的时间为6-48h，优选为18-24h；

优选地，所述加热反应的同时伴有搅拌。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述用掺杂原料进行掺杂的方法为原位沉淀法；

优选地，所述原位沉淀法法包括：将步骤(1)所述聚合物包覆材料置于溶剂中，超声分散，加入掺杂原料和沉淀剂，搅拌混合，得到带有掺杂纳米粒子前驱体的聚合物包覆材料；

优选地，所述溶剂为乙醇的水溶液；

优选地，所述乙醇的水溶液中乙醇的体积分数为5-40％，优选为10-20％；

优选地，所述超声分散的时间为10-30min；

优选地，所述掺杂原料包括锌盐；

优选地，所述锌盐包括氯化锌、硫酸锌或醋酸锌中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述沉淀剂包括氨水、碳酸氢铵或草酸铵中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述掺杂原料和沉淀剂的摩尔比为1:1-1:2；

优选地，所述搅拌混合的时间为30-60min。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碳化的方法包括：将步骤(2)所述带有掺杂纳米粒子前驱体的聚合物包覆材料在管式炉中进行碳化，在整个碳化过程通入保护性气体，得到所述负极材料。