CN108550841A - 一种硬碳负极材料、其制备方法、锂离子电池及该电池的制备方法 - Google Patents

一种硬碳负极材料、其制备方法、锂离子电池及该电池的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种硬碳负极材料、其制备方法、锂离子电池及该电池的制备方法。硬碳负极材料的制备方法包括：(1)在保护气氛下，对生物质壳进行加热，再对加热处理过的生物质壳进行催化剂浸渍，固液分离，得到预处理过的生物质壳；(2)在惰性气氛下，加热预处理过的生物质壳进行催化炭化，得到所述负极材料。本发明提供的硬碳负极材料比容量高，循环寿命长，循环稳定性好，倍率性能好。本发明提供的负极材料制备方法温和可控、原料来源广，且对环境无害，易于进行产业化大规模生产。

Description

一种硬碳负极材料、其制备方法、锂离子电池及该电池的制备 方法
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种硬碳负极材料、其制备方法、锂离子电池及该电池的制备方法。
背景技术
二次锂离子电源具有快速充电和大倍率放电的特点，是未来新能源汽车和大规模储能领域的首要选择。其中电池的正负极活性物质材料的选择是影响电池电化学性能的根本原因。目前，碳基负极材料作为一种综合性能优异的锂离子电池负极材料，一直是新能源领域研究的热点和方向。
石墨类碳负极材料是目前商业化锂离子电池应用最广泛的负极材料。但是石墨碳呈层状结构，使得电池在进行充放电循环时锂离子的扩散速度比较慢，影响了负极材料的倍率性能；另外石墨碳与电解液的相容性也比较差，在充放电过程中电解液离子和锂离子可能共同嵌入到负极材料中，导致负极材料结构遭到破坏，从而影响了电池的循环稳定性能和库伦效率。
硬碳指的是石墨化程度较低的碳材料，通常采用热解高分子有机聚合物制备得到，具有无序、类石墨结构微晶层和大量孔结构。硬碳相较于其它炭基材料具有以下优点：(1)各向同性结构；(2)层间距较大；(3)应力变化小；(4)嵌锂容量高；(5)导电性好；(6)工艺简单等。正是硬碳的这些独特的优势使得其在锂离子电池负极材料方面受到人们的再次关注。现阶段人们对于硬碳材料的研究主要集中在碳源的种类、制备方法等对材料形貌和性能的影响。
CN107068997A提供了一种基于碳生物质壳的硬碳/石墨复合材料的制备方法，所述方法以山竹壳或核桃壳、石墨为原材料，经过一系列原料预处理、混合、炭化之后，得到硬碳/石墨复合材料。具体制备方法为：向碱性溶液中加入含碳生物质壳粉末，置于不锈钢反应釜中，于密封水热，待产物随炉冷至室温后取出，加入足量酸清洗，再用纯净水洗涤至中性，并去除多余无机盐杂质离子，得到硬碳前驱体；将硬碳前驱体与石墨粉末混合，球磨细化，得到混合前驱体；将混合前驱体在惰性气体气氛下，于800～1500℃炭化2～10h，用足量的酸去除硅，再用大量清水洗至中性，最后进行烘干，边干燥一边碾碎，得到硬碳/石墨烯复合材料。该方案的不足之处在于比容量和循环寿命仍有待提高。
虽然硬碳材料作为电池负极材料的制备方法目前已经有很多种，但是目前生产技术还不是很成熟。因此，开发一种比容量高、循环寿命长的生物质类硬碳负极材料对于本领域具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种硬碳负极材料、其制备方法、锂离子电池及该电池的制备方法。本发明提供的硬碳负极材料用生物质材料作为原料，比容量高，循环寿命长，循环稳定性好，制备方法环境友好、安全性好、工艺简单且能耗低。本发明提供的锂离子电池性能优良。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在保护气氛下，对生物质壳进行加热，再对加热处理过的生物质壳进行催化剂浸渍，固液分离，，得到预处理过的生物质壳；
(2)在惰性气氛下，加热步骤(1)所述预处理过的生物质壳进行催化炭化，得到所述负极材料。
本发明的制备方法得到的负极材料为硬碳负极材料。该制备方法中，预处理过程尽可能地除掉原材料中的杂质，同时加入催化剂，为后续步骤的顺利实施奠定基础；随后高温催化炭化，获得具有低比表面、部分晶化(石墨化)的硬碳，该材料作为锂电池的负极材料，具有稳定性、循环寿命好，比容量高，同时兼具快速充放电的性能。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述保护气氛为氮气气氛和/或氩气气氛，优选为氮气气氛。本发明中，所述氮气气氛和/或氩气气氛是指可以为氮气气氛，也可以为氩气气氛，还可以为氮气气氛和氩气气氛的组合。本发明中，所述保护气氛优选使用高纯保护气氛，例如高纯氮气气氛。
优选地，步骤(1)中，所述生物质壳包括椰壳、核桃壳或杏壳中的任意一种或至少两种的组合，典型但是非限制性的组合有：椰壳和核桃壳的组合，椰壳和杏壳的组合，杏壳和核桃壳的组合等。
优选地，步骤(1)中，所述加热的温度为300℃-600℃，例如300℃、400℃、500℃、600℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)中，所述加热的时间为1h-3h，例如1h、1.5h、2h、2.5h或3h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的浸渍液为催化剂的水溶液。
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的催化剂为水溶性三价铁盐。
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的浸渍液中，Fe3+浓度为0.01mol/L-0.05mol/L，例如0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L或0.05mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述水溶性三价铁盐包括Fe(NO3)3和/或Fe(OAc)3。是指可以为Fe(NO3)3，也可以为Fe(OAc)3，还可以为Fe(NO3)3和Fe(OAc)3的组合，所述Fe(OAc)3指的是醋酸铁。
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的温度为20℃-30℃，即浸渍温度为室温。
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的时间为24h-48h，例如24h、30h、36h、42h或48h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)中，所述固液分离为过滤分离。
优选地，步骤(1)中，还包括：固液分离后，对得到的固体进行干燥。
优选地，所述干燥的方法包括鼓风干燥、自然干燥或真空干燥中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，还包括：进行催化剂浸渍前，先将加热处理过的生物质壳自然冷却至20℃-30℃(即室温)，对加热处理过的生物质壳进行破碎处理，并进行洗涤。
优选地，所述破碎处理将生物质壳破碎至粒径为30目-200目，例如例如30目、50目、70目、80目、100目、120目、140目、170目或200目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。。
优选地，所述洗涤为先酸洗，再水洗至中性。本发明中，通过检测水洗后滤液的pH确定预处理过的生物质壳是否已经洗涤至中性。
优选地，所述酸洗的方法为加酸搅拌清洗。
优选地，所述酸洗中，酸包括盐酸、硝酸或草酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述酸洗中，酸的质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％，例如0.01wt％、0.02wt％、0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％或0.1wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述水洗的方法为用水搅拌洗涤并过滤取固体。
优选地，所述水洗的次数为5次。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中，所述催化炭化在连续化推板炉中进行，原料装载在刚玉或石墨坩埚内。
优选地，步骤(2)中，所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中任意一种或至少两种的组合，，典型但是非限制性的组合有：氮气和氦气的组合，氮气和氩气的组合，氦气和氩气的组合等。
优选地，步骤(2)中，所述加热的温度为1000℃-1300℃，例如1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1100℃。本发明中，如果加热的温度过高，会导致所得炭石墨化程度过高，影响其快充性能；如果加热的温度过低，会导致微观石墨化程度低，影响其首次充放电的库伦效率。
优选地，步骤(2)中，所述催化炭化的时间为1h-10h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中，还包括：对催化炭化后得到的产物进行洗涤、干燥和破碎。
优选地，所述洗涤先酸洗，再水洗至中性。
优选地，所述酸洗的方法为加酸搅拌清洗。
优选地，所述酸洗中，酸包括盐酸、硝酸或草酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述酸洗中，酸的质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％，例如0.01wt％、0.02wt％、0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％或0.1wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述水洗的方法为用水搅拌洗涤并过滤取固体。
优选地，所述水洗的次数为5次。
优选地，所述干燥的方法为鼓风干燥、自然干燥或真空干燥中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述破碎的方法为气流粉碎。
优选地，所述破碎将催化炭化后得到的产物破碎至D50为5-30μm。
作为本发明所述负极材料的制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)在保护气氛下，对生物质壳在300℃-600℃下进行加热，加热时间为1h-3h，加热后自然冷却至20℃-30℃，得到加热处理过的生物质壳，将所述加热处理过的生物质壳破碎至30目-200目，加入质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％的酸进行搅拌清洗，滤出后用水搅拌洗涤至中性，再用催化剂的水溶液对清洗后的生物质壳进行催化剂浸渍，浸渍时间为24h-48h，温度为20℃-30℃，浸渍后过滤分离，进行干燥，得到预处理过的生物质壳；
其中，所述催化剂为Fe(NO3)3和/或Fe(OAc)3，所述催化剂的水溶液中，Fe3+浓度为0.001～0.01mol/L；
(2)在惰性气氛下，将步骤(1)所述预处理过的生物质壳置于连续推板炉中，在1000℃-1300℃下加热，进行催化炭化，催化炭化的时间为4h-10h，反应完成后将得到的产物用质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％的酸进行酸洗，随后使用水进行洗涤至中性，过滤干燥后，使用气流粉碎至D50为5-30μm，得到所述负极材料。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述方法制备的负极材料。本发明提供的负极材料以生物质壳为原料，来源环保且能做到废物再利用，并且该负极材料比容量高，循环寿命长，循环稳定性好。本发明提供的负极材料对于改善锂离子电池的能量密度、倍率性能及循环寿命具有重要的意义
第三方面，本发明提供一种包含第二方面所述负极材料的锂离子电池。
第四方面，本发明提供一种如第三方面所述锂离子电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：用第二方面所述负极材料制备负极片，将负极片、正极片、隔膜和电解液组装成所述锂离子电池。
作为本发明优选地技术方案，所述制备负极片的方法包括：将第二方面所述负极材料、导电碳黑、粘结剂和水按质量比8:1:1:25搅拌混合，得到混合浆料，将所述混合浆料涂覆在集流体上，干燥后切片，得到所述负极片。
优选地，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠(CMC)和/或海藻酸钠(SA)，优选为羧甲基纤维素钠。本发明中，所述羧甲基纤维素钠(CMC)和/或海藻酸钠(SA)是指可以为羧甲基纤维素钠(CMC)，也可以为海藻酸钠(SA)，还可以为羧甲基纤维素钠(CMC)和海藻酸钠(SA)的组合。
优选地，所述搅拌为磁力搅拌和/或真空搅拌，优选为真空搅拌。本发明中，所述磁力搅拌和/或真空搅拌是指，可以为磁力搅拌，也可以为真空搅拌，还可以为磁力搅拌和真空搅拌的组合。
优选地，所述搅拌的时间为8h-24h，例如8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为20h。
优选地，所述集流体包括铜箔和/或铝箔，优选为铜箔。本发明中，所述铜箔和/或铝箔是指可以为铜箔，也可以为铝箔，还可以为铜箔和铝箔的组合。
优选地，所述干燥的方法为鼓风干燥和/或真空干燥，优选为真空干燥。本发明中，所述鼓风干燥和/或真空干燥是指，可以为鼓风干燥，也可以为真空干燥，还可以为鼓风干燥和真空干燥的组合。
优选地，所述干燥的时间为2h-10h，例如2h、4h、6h、8h或10h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10h。
优选地，在充满惰性气体的手套箱中将负极片、正极片、隔膜和电解液组装成所述锂离子电池。
优选地，所述惰性气体包括氩气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的负极材料制备方法条件温和可控、原料来源广，且对环境无害，易于进行产业化大规模生产；
(2)本发明提供的负极材料制备方法中同时进行炭化和活化处理，使得所得硬碳负极材料比表面积较小，在一定程度上阻止了其与电解液之间的作用，使得本发明提供的硬碳负极材料比容量高，循环寿命长，循环稳定性好，倍率性能好，其比容量在300mAh/g以上，3C/3C放电效率可达90％以上，首次库伦效率在80％以上，3C条件下充放电循环3000次后容量可保持在80％以上。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1
本实施例提供一种硬碳负极材料的制备方法，其具体方法为：
(1)在高纯氮气保护气氛下，将10Kg椰壳升温至300℃预处理2h，自然冷却至室温(25℃)；
(2)将步骤(1)处理过的椰壳进行普通破碎、筛分处理，得150目-200目的颗粒料；
(3)将步骤(2)所得颗粒料用40L、0.05％盐酸溶液搅拌清洗，过滤后，加水少量多次洗涤至滤液呈中性，得到洗净的颗粒料；
(4)将步骤(3)所得洗净的颗粒料中加入到40L、0.02mol/L的Fe(OAc)3溶液中在30℃下进行搅拌浸渍，48h后，滤出颗粒料，进行真空干燥，得到预处理颗粒料。
(5)将步骤(4)干燥过的颗粒料置于连续化推板炉中，在高纯氮气气氛中，于1000℃下炭化4h，所得炭料在高纯氮气氛下冷却至室温，得到高温催化炭化颗粒料。
(6)将步骤(5)所得颗粒料用1wt％的盐酸进行搅拌浸泡，24h后，滤出颗粒料，使用纯净水对颗粒料进行少量多次的洗涤，直至洗出水位中性。随后用真空干燥的方法对颗粒料进行干燥，并使用气流粉碎机对干燥料进行超微粉碎，得到D50为18μm的粉体，即为所述硬碳负极材料。
本实施例电化学性能测试的方法为：将本实施例制备得到的硬碳负极材料、导电炭黑、羧甲基纤维素钠和高纯水按质量比8:1:1:25混合，真空搅拌20h，得到混合浆料，然后涂覆在铜箔上，80℃真空干燥10h后切片，得到负极片，将该负极片与锂金属片正极片，Whatman公司的玻璃纤维隔膜以及一定量的1mol/L LiPF6溶解在体积比为1:1的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合溶液中形成的电解液在充满高纯氩气的手套箱中组装成扣式半电池，利用此扣式半电池进行电化学性能测试，其结果列于表1。
实施例2
本实施例提供一种硬碳负极材料的制备方法，其具体方法为：
(1)在高纯氮气保护气氛下，将10Kg核桃壳升温至500℃预处理2h，自然冷却至室温(25℃)；；
(2)将步骤(1)处理过的核桃壳进行普通破碎、筛分处理，得150目-200目的颗粒料；
(3)将步骤(2)所得颗粒料用40L、0.05％盐酸溶液搅拌清洗，过滤后，加水少量多次洗涤至滤液呈中性，得到洗净的颗粒料；
(4)将步骤(3)所得洗净的颗粒料中加入到40L、0.07mol/L的Fe(NO3)3溶液中在25℃下进行搅拌浸渍，48h后，滤出颗粒料，进行真空干燥，得到预处理颗粒料；
(5)将步骤(4)干燥过的颗粒料置于连续化推板炉中，在高纯氮气气氛中，于1100℃下炭化3h，所得炭料在高纯氮气氛下冷却至室温，得到高温催化炭化颗粒料；
(6)将步骤(5)所得颗粒料用2wt％的盐酸进行搅拌浸泡，24h后，滤出颗粒料，使用纯净水对颗粒料进行少量多次的洗涤，直至洗出水位中性。随后用真空干燥的方法对颗粒料进行干燥，并使用气流粉碎机对干燥料进行超微粉碎，得到D50为20μm的粉体，即为所述硬碳负极材料。
本实施例采用与实施例1相同的方式进行电化学性能测试，其结果列于表1。
实施例3
本实施例提供一种硬碳负极材料的制备方法，其具体方法为：
(1)在高纯氮气保护气氛下，将10Kg杏壳升温至600℃预处理2h，自然冷却至室温(25℃)；
(2)将步骤(1)处理过的杏壳进行普通破碎、筛分处理，得180目-200目的颗粒料；
(3)将步骤(2)所得颗粒料用40L、0.06％盐酸溶液搅拌清洗，过滤后，加水少量多次洗涤至滤液呈中性，得到洗净的颗粒料；
(4)将步骤(3)所得洗净的颗粒料中加入到40L、0.06mol/L的Fe(OAc)3溶液中在20℃下进行搅拌浸渍，48h后，滤出颗粒料，进行真空干燥，得到预处理颗粒料；
(5)将步骤(4)干燥过的颗粒料置于连续化推板炉中，在高纯氮气气氛中，于1200℃下炭化2h，所得炭料在高纯氮气氛下冷却至室温，得到高温催化炭化颗粒料；
(6)将步骤(5)所得颗粒料用3wt％的盐酸进行搅拌浸泡，24h后，滤出颗粒料，使用纯净水对颗粒料进行少量多次的洗涤，直至洗出水位中性。随后用真空干燥的方法对颗粒料进行干燥，并使用气流粉碎机对干燥料进行超微粉碎，得到D50为15μm的粉体，即为所述硬碳负极材料。
本实施例采用与实施例1相同的方式进行电化学性能测试，其结果列于表1。
实施例4
本实施例提供一种硬碳负极材料的制备方法，其具体方法参照实施例1，区别在于，步骤(5)中，催化炭化温度为1800℃。
本实施例采用与实施例1相同的方式进行电化学性能测试，其结果列于表1。
实施例5
(1)在高纯氮气保护气氛下，将10Kg椰壳升温至300℃预处理1h，自然冷却至室温(25℃)；
(2)将步骤(1)处理过的椰壳进行普通破碎、筛分处理，得30目-100目的颗粒料；
(3)将步骤(2)所得颗粒料用40L、0.05％盐酸溶液搅拌清洗，过滤后，加水少量多次洗涤至滤液呈中性，得到洗净的颗粒料；
(4)将步骤(3)所得洗净的颗粒料中加入到40L、0.01mol/L的Fe(OAc)3溶液中在30℃下进行搅拌浸渍，36h后，滤出颗粒料，进行真空干燥，得到预处理颗粒料。
(5)将步骤(4)干燥过的颗粒料置于连续化推板炉中，在高纯氮气气氛中，于1300℃下炭化1h，所得炭料在高纯氮气氛下冷却至室温，得到高温催化炭化颗粒料。
(6)将步骤(5)所得颗粒料用1wt％的盐酸进行搅拌浸泡，24h后，滤出颗粒料，使用纯净水对颗粒料进行少量多次的洗涤，直至洗出水位中性。随后用真空干燥的方法对颗粒料进行干燥，并使用气流粉碎机对干燥料进行超微粉碎，得到D50为30μm的粉体，即为所述硬碳负极材料。
本实施例采用与实施例1相同的方式进行电化学性能测试，其结果列于表1。
实施例6
本实施例提供一种硬碳负极材料的制备方法，其具体方法参照实施例1，区别在于，步骤(1)中，升温加热预处理时间为3h；步骤(4)中，Fe(OAc)3在溶液中的浓度为0.05mol/L，浸渍24h；步骤(5)中，炭化10h；步骤(6)中，得到D50为5μm的粉体
本实施例采用与实施例1相同的方式进行电化学性能测试，其结果列于表1。
对比例1
本对比例的具体方法参照实施例1，区别在于，取消步骤(4)，即在完成步骤(3)后，直接进行干燥而并不加入催化剂Fe(OAc)3，即不进行催化剂浸渍。
本对比例采用与实施例1相同的方式进行电化学性能测试，其结果列于表1。
表1
综合上述实施例和对比例可知，本实施例提供的硬碳负极材料的制备方法中采用高温催化炭化，使得本发明提供的硬碳负极材料比容量高，循环寿命长，循环稳定性好，倍率性能好，对比例没有采用本发明的方案，因而无法取得本发明的效果。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在保护气氛下，对生物质壳进行加热，再对加热处理过的生物质壳进行催化剂浸渍，固液分离，得到预处理过的生物质壳；
(2)在惰性气氛下，加热步骤(1)所述预处理过的生物质壳进行催化炭化，得到所述负极材料。
2.根据权利要求1所述的负极材料制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述保护气氛为氮气气氛和/或氩气气氛，优选为氮气气氛；
优选地，步骤(1)中，所述生物质壳包括椰壳、核桃壳或杏壳中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)中，所述加热的温度为300℃-600℃；
优选地，步骤(1)中，所述加热的时间为1h-3h；
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的浸渍液为催化剂的水溶液；
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的催化剂为水溶性三价铁盐；
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的浸渍液中，Fe3+浓度为0.01mol/L-0.05mol/L；
优选地，所述水溶性三价铁盐包括Fe(NO3)3和/或Fe(OAc)3；
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的温度为20℃-30℃；
优选地，步骤(1)中，所述催化剂浸渍的时间为24h-48h；
优选地，步骤(1)中，所述固液分离为过滤分离；
优选地，步骤(1)中，还包括：固液分离后，对得到的固体进行干燥；
优选地，所述干燥的方法包括鼓风干燥、自然干燥或真空干燥中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的负极材料制备方法，其特征在于，步骤(1)中，还包括：进行催化剂浸渍前，先将加热处理过的生物质壳自然冷却至20℃-30℃，对加热处理过的生物质壳进行破碎处理，并进行洗涤；
优选地，所述破碎处理将生物质壳破碎至粒径为30目-200目；
优选地，所述洗涤为先酸洗，再水洗至中性；
优选地，所述酸洗的方法为加酸搅拌清洗；
优选地，所述酸洗中，酸包括盐酸、硝酸或草酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述酸洗中，酸的质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％；
优选地，所述水洗的方法为用水搅拌洗涤并过滤取固体；
优选地，所述水洗的次数为5次。
4.根据权利要求1-3任一项所述的负极材料制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述催化炭化在连续化推板炉中进行，原料装载在刚玉或石墨坩埚内；
优选地，步骤(2)中，所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)中，所述加热的温度为1000℃-1300℃，优选为1100℃；
优选地，步骤(2)中，所述催化炭化的时间为1h-10h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的负极材料制备方法，其特征在于，步骤(2)中，还包括：对催化炭化后得到的产物进行洗涤、干燥和破碎；
优选地，所述洗涤先酸洗，再水洗至中性；
优选地，所述酸洗的方法为加酸搅拌清洗；
优选地，所述酸洗中，酸包括盐酸、硝酸或草酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述酸洗中，酸的质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％；
优选地，所述水洗的方法为用水搅拌洗涤并过滤取固体；
优选地，所述水洗的次数为5次；
优选地，所述干燥的方法为鼓风干燥、自然干燥或真空干燥中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述破碎的方法为气流粉碎；
优选地，所述破碎将催化炭化后得到的产物破碎至D50为5-30μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在保护气氛下，对生物质壳在300℃-600℃下进行加热，加热时间为1h-3h，加热后自然冷却至20℃-30℃，得到加热处理过的生物质壳，将所述加热处理过的生物质壳破碎至30目-200目，加入质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％的酸进行搅拌清洗，滤出后用水搅拌洗涤至中性，再用催化剂的水溶液对清洗后的生物质壳进行催化剂浸渍，浸渍时间为24h-48h，温度为20℃-30℃，浸渍后过滤分离，进行干燥，得到预处理过的生物质壳；
其中，所述催化剂为Fe(NO3)3和/或Fe(OAc)3，所述催化剂的水溶液中，Fe3+浓度为0.001～0.01mol/L；
(2)在惰性气氛下，将步骤(1)所述预处理过的生物质壳置于连续推板炉中，在1000℃-1300℃下加热，进行催化炭化，催化炭化的时间为1h-10h，反应完成后将得到的产物用质量百分浓度为0.01wt％-0.1wt％的酸进行酸洗，随后使用水进行洗涤至中性，过滤干燥后，使用气流粉碎至D50为5-30μm，得到所述负极材料。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备的负极材料。
8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池中包含权利要求7所述的负极材料。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：用权利要求7所述负极材料制备负极片，将负极片、正极片、隔膜和电解液组装成所述锂离子电池。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池制备方法，其特征在于，所述制备负极片的方法包括：将权利要求7所述负极材料、导电碳黑、粘结剂和水按质量比8:1:1:25搅拌混合，得到混合浆料，将所述混合浆料涂覆在集流体上，干燥后切片，得到所述负极片；
优选地，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠和/或海藻酸钠，优选为羧甲基纤维素钠；
优选地，所述搅拌为磁力搅拌和/或真空搅拌，优选为真空搅拌；
优选地，所述搅拌的时间为8h-24h，优选为20h；
优选地，所述集流体包括铜箔和/或铝箔，优选为铜箔；
优选地，所述干燥的方法为鼓风干燥和/或真空干燥，优选为真空干燥；
优选地，所述干燥的时间为2h-10h，优选为10h；
优选地，在充满惰性气体的手套箱中将负极片、正极片、隔膜和电解液组装成所述锂离子电池；
优选地，所述惰性气体包括氩气。
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