CN112563475B - 一种软碳负极材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种软碳负极材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软碳负极材料及其制备方法和用途。所述软碳负极材料包括碳化颗粒和单晶硅；所述制备方法包括以下步骤：步骤(1)：将煤焦油进行聚合反应，得到中间相碳微球体；步骤(2)：将所述中间相碳微球体进行融合处理，然后进行粉碎处理，再进行低温炭化处理，得到碳前体；步骤(3)：将所述碳前体进行粉碎处理，再进行高温炭化处理，得到碳化颗粒；步骤(4)：将所述碳化颗粒与单晶硅混合，制得软碳负极材料。本发明的软碳负极材料压实密度高，电化学性能好，循环性能好；本发明的制备方法简便易行，原料成本较低；本发明中的软碳负极材料制备成锂离子电池，安全性能好。

Description

一种软碳负极材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种软碳负极材料及其制备方法和用途。
背景技术
目前，电动汽车一般包括电动机驱动的电动汽车(EV)以及发动机和电动机组合驱动的混合型电动汽车(HEV)，其中，混合型电动汽车(HEV)具有经济性和低油耗的特点。因此，与现有小型携带设备中的锂离子电池不同，用于电动汽车的锂离子电池需要更好的大电流充放电性能和更高的安全性。
锂离子电池具有体积小、质量轻、无污染、快速充放电、循环寿命长等方面的优异性能。目前，商业化应用的负极材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球体，其本质上均为石墨类负极材料，理论上石墨的可逆储锂容量可达到372mAh/g，虽然目前石墨类负极材料在半电池中的实际脱锂容量已接近理论极限值，但仍无法满足高能量密度电池的需求。
研究发现锡、硅及其氧化物作为负极材料时，具有比石墨类负极材料更高的可逆储锂量，其中硅的理论容量远高于石墨的容量，可以达到4200mAh/g左右。但同时研究人员也发现在反复循环过程中存在巨大的体积变化，导致电池循环性能发生衰竭，因此限制了其单独作为锂离子电池负极材料的应用。
然而，软碳负极材料因其牢固稳定的结构，更适宜在大电流充放电下使用而备受关注，其良好的安全性能有望在电动汽车上得到应用。CN1947286A中采用流化床氧化多孔性球状沥青，再对其进行炭化处理制得非晶碳。这种方法虽然容量维持率较高，实现了较好的大电流充放电循环性能，但是仍然存在首次放电容量低，压实密度低的问题。因此，研究人员一直致力于研究如何在改进充放电性能的同时，提高负极材料的压实密度和首次放电容量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中锂离子电池负极材料压实密度低、首次放电容量低和容量保持率低的问题，而提供的一种软碳负极材料及其制备方法和用途。本发明的软碳负极材料压实密度高，首次放电容量高，首次放电效率高，循环性能好，安全性好，对电解液及其它添加剂适应性较好，且制备方法生产成本低，工序简单，由本发明的软碳负极材料制得的锂离子电池产品性质稳定，批次之间几乎没有差别。
本发明的软碳负极材料相对于现有技术中的软碳负极材料，压实密度较高，从而提高了首次放电容量，且容量保持率较高。在制备本发明的软碳负极材料时，发明人意外发现选择特定的碳化颗粒的用量、单晶硅的用量、融合处理的温度、融合处理的时间和低温炭化处理的温度，制得的软碳负极材料电化学性能优异。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供的技术方案之一为：一种软碳负极材料，其包括碳化颗粒和单晶硅；其中，所述碳化颗粒由中间相碳微球体制得；所述碳化颗粒的用量为70～99％，所述百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；所述单晶硅的用量为1～30％，所述百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比；所述软碳负极材料的压实密度为1.6～1.8g/cm3。
本发明中，所述碳化颗粒的用量优选为80～99％，更优选为80％，所述百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比。所述单晶硅的用量优选为1～20％，更优选为20％，所述百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比。
本发明中，所述软碳负极材料的比表面积优选为5～10m2/g。所述软碳负极材料的振实密度优选为0.8～1.5g/cm3。所述软碳负极材料的真密度优选为1.0～2.5g/cm3。所述软碳负极材料的体积平均粒径D50优选为10～30μm。所述软碳负极材料的克容量优选为600mAh/g～650mAh/g。
本发明中，所述软碳负极材料的首次放电容量可为604mAh/g以上，例如615.3mAh/g、624.5mAh/g、604.1mAh/g、611.2mAh/g或者620.3mAh/g。所述软碳负极材料的首次放电效率可为85％以上，例如86.7％、86.2％、87.5％、86.1％或者85.6％。所述软碳负极材料的1C充放电3000周的容量保持率可为90％以上，例如91.4％、90.7％、90.5％、91.2％或者90.8％。
本发明中，所述碳化颗粒的1C充放电3000周的容量保持率优选为75％～80％。
较佳地，所述碳化颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：将煤焦油进行聚合反应，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体进行融合处理，然后进行粉碎处理，再进行低温炭化处理，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体进行粉碎处理，再进行高温炭化处理，得到碳化颗粒；
其中，所述聚合反应的温度为600～800℃；所述聚合反应的时间为20～40h；所述融合处理的温度可为50～80℃，优选为70～80℃，更优选为80℃。所述融合处理的时间可为3～5min，优选为4～5min，更优选为5min。所述低温炭化处理的温度可为200～900℃，优选为200～300℃，更优选为200℃。
本发明步骤(1)中，所述煤焦油可为本领域常规使用的煤系焦油。优选地，所述煤焦油的密度为1.18～1.23g/cm3，闪点小于等于23℃。更优选地，所述煤焦油的CAS号为8007-45-2，例如河南博海化工有限公司生产的煤系焦油或鞍钢化工总厂生产的煤系焦油。进一步优选地，所述煤焦油为河南博海化工有限公司生产的煤系焦油。
本发明步骤(1)中，所述聚合反应的温度优选为550～650℃，更优选为600℃。所述聚合反应的时间优选为30～40h，更优选为40h。
本发明步骤(2)中，所述粉碎的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述粉碎优选为以300～500转/分钟的转速进行，更优选为300转/分钟。
本发明步骤(2)中，所述粉碎后优选包括分级。所述分级的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述分级优选为采用筛分方法进行，更优选为过200目筛网取筛下物。
本发明步骤(2)中，所述低温炭化处理的时间优选为16～48h，更优选为48h。按照本领域常识，所述低温炭化处理可在惰性气氛中进行。
本发明步骤(3)中，所述粉碎的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述粉碎优选为以500～800转/分钟的转速进行，更优选为500转/分钟。
本发明步骤(3)中，所述粉碎后优选包括分级。所述分级的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述分级可采用分级机进行。所述分级机的频率优选为200～300Hz。
本发明步骤(3)中，所述碳前体经过所述粉碎和分级后，其体积平均粒径D50为15～30μm。
本发明步骤(3)中，所述高温炭化处理的条件和方法为本领域常规的条件和方法。按照本领域常识，所述高温炭化处理可在惰性气氛中进行。所述高温炭化处理的温度优选为1600～2000℃，更优选为1600℃。所述高温炭化处理的时间优选为30～60h，更优选为30h。
本发明中，所述单晶硅的体积平均粒径D50优选为50～100nm。所述单晶硅的真密度优选为2.20～2.30g/cm3。所述单晶硅的振实密度优选为0.80～1.10g/cm3。所述单晶硅的比表面积优选为小于10.0m2/g。所述单晶硅的克容量优选为1300～1700mAh/g。
本发明中，所述单晶硅的首次放电容量优选为1300～1500mAh/g。所述单晶硅的首次放电效率优选为85.0～88.0％。所述单晶硅的1C充放电3000周的容量保持率优选为80％～85％。
本发明提供的技术方案之二为：一种软碳负极材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤(1)：将煤焦油进行聚合反应，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体进行融合处理，然后进行粉碎处理，再进行低温炭化处理，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体进行粉碎处理，再进行高温炭化处理，得到碳化颗粒；
步骤(4)：将所述碳化颗粒与单晶硅混合，制得软碳负极材料；
其中，所述聚合反应的温度为600～800℃；所述聚合反应的时间为20～40h；所述碳化颗粒的用量为70～99％，所述百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；所述单晶硅的用量为1～30％，所述百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比；所述融合处理的温度为50～80℃；所述融合处理的时间为3～5min；所述低温炭化处理的温度为200～900℃。
本发明中，所述聚合反应的温度优选为550～650℃，更优选为600℃。所述聚合反应的时间优选为30～40h，更优选为40h。所述碳化颗粒的用量优选为80～99％，更优选为80％，所述百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比。所述单晶硅的用量优选为1～20％，更优选为20％，所述百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比。
本发明中，所述融合处理的温度优选为70～80℃，更优选为80℃。所述融合处理的时间优选为4～5min，更优选为5min。所述低温炭化处理的温度优选为200～300℃，更优选为200℃。
本发明步骤(1)中，所述煤焦油可为本领域常规使用的煤系焦油。优选地，所述煤焦油的密度为1.18～1.23g/cm3，闪点小于等于23℃。更优选地，所述煤焦油的CAS号为8007-45-2，例如河南博海化工有限公司生产的煤系焦油或鞍钢化工总厂生产的煤系焦油。进一步优选地，所述煤焦油为河南博海化工有限公司生产的煤系焦油。
本发明步骤(1)中，所述中间相碳微球体的石墨层间距可为本领域常规的间距，优选为0.34～0.36nm。
本发明步骤(2)中，所述粉碎的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述粉碎优选为以300～500转/分钟的转速进行，更优选为300转/分钟。
本发明步骤(2)中，所述粉碎后优选包括分级。所述分级的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述分级优选为采用筛分方法进行，更优选为过200目筛网取筛下物。
本发明步骤(2)中，所述低温炭化处理的时间优选为16～48h，更优选为48h。按照本领域常识，所述低温炭化处理可在惰性气氛中进行。
本发明步骤(3)中，所述粉碎的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述粉碎优选为以500～800转/分钟的转速进行，更优选为500转/分钟。
本发明步骤(3)中，所述粉碎后优选包括分级。所述分级的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述分级可采用分级机进行。所述分级机的频率优选为200～300Hz。
本发明步骤(3)中，所述碳前体经过所述粉碎和分级后，其体积平均粒径D50为15～30μm。
本发明步骤(3)中，所述高温炭化处理的条件和方法为本领域常规的条件和方法。按照本领域常识，所述高温炭化处理可在惰性气氛中进行。所述高温炭化处理的温度优选为1600～2000℃，更优选为1600℃。所述高温炭化处理的时间优选为30～60h，更优选为30h。
本发明步骤(3)中，所述碳化颗粒的1C充放电3000周的容量保持率优选为75％～80％。
本发明步骤(4)中，所述单晶硅的体积平均粒径D50优选为50～100nm。所述单晶硅的真密度优选为2.20～2.30g/cm3。所述单晶硅的振实密度优选为0.80～1.10g/cm3。所述单晶硅的比表面积优选为小于10.0m2/g。所述单晶硅的克容量优选为1300～1700mAh/g。
本发明步骤(4)中，所述单晶硅的首次放电容量优选为1300～1500mAh/g。所述单晶硅的首次放电效率优选为85.0～88.0％。所述单晶硅的1C充放电3000周的容量保持率优选为80％～85％。
本发明步骤(4)中，所述混合的条件和方法为本领域常规的条件和方法。所述混合优选为使所述碳化颗粒和所述单晶硅混合均匀。所述混合的时间优选为48～60h。
本发明提供的技术方案之三为：一种由上述方法制得的软碳负极材料。
本发明提供的技术方案之四为：一种所述软碳负极材料在锂离子电池中的应用。
本发明提供的技术方案之五为：一种锂离子电池，其包括所述软碳负极材料。
其中，所述锂离子电池的制备方法可为本领域常规方法。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明制得的软碳负极材料，与现有的负极材料相比，主要有以下优点：压实密度较高，可达1.60g/cm3以上；电化学性能好，首次放电容量可达604mAh/g以上；循环性能好，3000次循环，容量保持率可达90％以上；安全性好(130℃/60分钟，不爆、不涨)；对电解液及其它添加剂适应性较好调制的负极浆料分散性好，粘度正常，过筛性能好，且极片粘结性好；产品性质稳定，批次之间几乎没有差别。
(2)本发明的软碳负极材料的制备方法中，工艺简便易行，原料来源广泛，成本较低。
(3)本发明制得的软碳负极材料制备成锂离子电池，其安全性能好，并且采用本发明的软碳负极材料组装的半电池(4只/组)和全电池(20只/组)，每组电池的充放电曲线基本重合，一致性非常好，相同条件制备的锂离子电池的电化学性能和理化指标具有重现性。
附图说明
图1为本发明实施例2中软碳负极材料的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，煤焦油的CAS号为8007-45-2；实施例1、2和5中所述煤焦油为河南博海化工有限公司生产的煤系焦油；实施例3和4中所述煤焦油为鞍钢化工总厂生产的煤系焦油。
下述实施例中，采用激光粒度分布仪MS2000测定碳前体颗粒和单晶硅的体积平均粒径D50。
实施例1软碳负极材料的制备
步骤(1)：将煤焦油在800℃下进行聚合反应40h，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体在80℃下进行融合处理3分钟，然后采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，过200目筛，取筛下物在惰性气氛中于900℃下进行预炭化处理16h，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体采用粉碎机以800转/分钟的转速粉碎，再采用分级机进行分级处理，分级机的频率为200Hz，得到体积平均粒径D50为15.3μm的碳前体颗粒，将碳前体颗粒在惰性气氛中于2000℃下高温炭化热处理30h，得到碳化颗粒；
步骤(4)：将所述碳化颗粒与体积平均粒径D50为60nm的单晶硅以9:1的质量比混合48h，制得软碳负极材料。
实施例2软碳负极材料的制备
步骤(1)：将煤焦油在600℃下进行聚合反应40h，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体在80℃下进行融合处理5分钟，然后采用粉碎机以300转/分钟的转速粉碎，过200目筛，取筛下物在惰性气氛中于200℃下进行预炭化处理48h，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，再采用分级机进行分级处理，分级机的频率为300Hz，得到体积平均粒径D50为22.9μm的碳前体颗粒，将碳前体颗粒在惰性气氛中于1600℃下高温炭化热处理30h，得到碳化颗粒；
步骤(4)：将所述碳化颗粒与体积平均粒径D50为100nm的单晶硅以8:2的质量比混合48h，制得软碳负极材料。
实施例3软碳负极材料的制备
步骤(1)：将煤焦油在700℃下进行聚合反应30h，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体在65℃下进行融合处理4分钟，然后采用粉碎机以400转/分钟的转速粉碎，过200目筛，取筛下物在惰性气氛中于550℃下进行预炭化处理32h，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体采用粉碎机以650转/分钟的转速粉碎，再采用分级机进行分级处理，分级机的频率为250Hz，得到体积平均粒径D50为15.3μm的碳前体颗粒，将碳前体颗粒在惰性气氛中于1800℃下高温炭化热处理45h，得到碳化颗粒；
步骤(4)：将所述碳化颗粒与体积平均粒径D50为5nm的单晶硅以85:15的质量比混合54h，制得软碳负极材料。
实施例4软碳负极材料的制备
步骤(1)：将煤焦油在800℃下进行聚合反应40h，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体在50℃下进行融合处理3分钟，然后采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，过200目筛，取筛下物在惰性气氛中于900℃下进行预炭化处理16h，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，再采用分级机进行分级处理，分级机的频率为300Hz，得到体积平均粒径D50为30.0μm的碳前体颗粒，将碳前体颗粒在惰性气氛中于1600℃下高温炭化热处理60h，得到碳化颗粒；
步骤(4)：将所述碳化颗粒与体积平均粒径D50为75nm的单晶硅以7:3的质量比混合60h，制得软碳负极材料。
实施例5软碳负极材料的制备
步骤(1)：将煤焦油在620℃下进行聚合反应30h，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体在80℃下进行融合处理5分钟，然后采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，过200目筛，取筛下物在惰性气氛中于650℃下进行预炭化处理24h，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，再采用分级机进行分级处理，分级机的频率为300Hz，得到体积平均粒径D50为21.2μm的碳前体颗粒，将碳前体颗粒在惰性气氛中于1600℃下高温炭化热处理30h，得到碳化颗粒；
步骤(4)：将所述碳化颗粒与体积平均粒径D50为50nm的单晶硅以99:1的质量比混合48h，制得软碳负极材料。
对比实施例1软碳负极材料的制备
对比实施例1中的中间相碳微球体未经过融合处理、粉碎处理和分级处理，其他参数或条件均在本发明请求保护的范围内。
步骤(1)：将煤焦油在800℃下进行聚合反应20h，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体在惰性气氛中于600℃下进行预炭化处理20h，得到块状料；
步骤(3)：将所述块状料采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，再采用分级机进行分级处理，分级机的频率为300Hz，得到体积平均粒径D50为19.7μm的碳前体，将碳前体在惰性气氛中于2000℃下高温炭化热处理30h，得到碳化颗粒；
步骤(4)：将所述碳化颗粒与体积平均粒径D50为100nm的单晶硅以95:5的质量比混合50h，制得软碳负极材料。
对比实施例2软碳负极材料的制备
对比实施例2中制得了碳化颗粒，但不包括与单晶硅混合的步骤，其他参数或条件均在本发明请求保护的范围内。
步骤(1)：将煤焦油在650℃下进行聚合反应30h，得到中间相碳微球体；
步骤(2)：将所述中间相碳微球体在80℃下进行融合处理5分钟，然后采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，过200目筛，取筛下物在惰性气氛中于600℃下进行预炭化处理16h，得到碳前体；
步骤(3)：将所述碳前体采用粉碎机以500转/分钟的转速粉碎，再采用分级机进行分级处理，分级机的频率为200Hz，得到体积平均粒径D50为15.9μm的碳前体颗粒，将碳前体颗粒在惰性气氛中于1800℃下高温炭化热处理50h，得到软碳负极材料。
对比实施例3单晶硅的电化学性能测试
对比实施例3为单晶硅作为负极材料时的理化参数和电化学性能参数。
对比实施例4软碳负极材料的制备
对比实施例4中融合处理的温度为30℃，其他条件均同实施例1。
对比实施例5软碳负极材料的制备
对比实施例5中融合处理的时间为8min，其他条件均同实施例1。
对比实施例6软碳负极材料的制备
对比实施例6中低温炭化处理的温度为1000℃，其他条件均同实施例1。
对比实施例7软碳负极材料的制备
对比实施例7中碳化颗粒与单晶硅的质量比为110:1，其他条件均同实施例2。
效果实施例1
效果实施例1中，分别测试了实施例1～5和对比实施例1～2制得的负极材料的体积平均粒径D50、真密度、振实密度、比表面积等。
本发明中，体积平均粒径D50、真密度、振实密度、比表面积的测试方法为本领域常规测试方法。具体可为：采用激光粒度分布仪MS2000测定软碳负极材料的体积平均粒径D50；采用超级恒温水槽SC-15测定软碳负极材料的真密度；采用振实密度测试仪FZS4-4B测定软碳负极材料的振实密度；采用比表面积测定仪NOVA2000测定软碳负极材料的比表面积。
本发明中，压实密度的测试方法为本领域常规测试方法。具体可采用极片轧机JZL235X35-B111测定压实密度。
本发明中，首次放电容量和首次放电效率的测试方法为本领域常规测试方法。具体地，半电池测试方法为：将实施例1～5或对比实施例1～2的负极材料样品、含有6～7％聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮以及2％的导电炭黑混合均匀，涂于铜箔电极片上，将涂好的电极片放入温度为110℃真空干燥箱中真空干燥4h。其中模拟电池的装配在充氩气的德国布劳恩手套箱中进行，电解液采用1M LiPF6+EC:DEC:DMC＝1:1:1(体积比)，金属锂片为对电极，电化学性能测试在美国ArbinBT2000型电池测试仪上进行，充放电电压范围为0.005～1.0V，充放电速率为0.1C；全电池测试方法为：将实施例1～5制得的软碳负极材料作为负极，三元811作为正极，1M-LiPF6EC:DMC:EMC＝1:1:1(体积比)溶液作为电解液，装配成全电池，测试1C充放电3000周的容量保持率
测试结果如下表1。
表1
Figure BDA0002214280350000131
Figure BDA0002214280350000141
通过表1可以看出，本发明软碳负极材料所制得的锂离子电池1C充放电3000周的容量保持率高达90％以上，循环性能好。
进一步地，由表1可见，将本发明中实施例1～5制得的软碳负极材料制备为锂离子电池，其首次放电效率在85％以上，首次放电容量均在604mAh/g以上，压实密度为1.60g/cm3以上，降低了不可逆容量的损失，减少正极的用量。
而将对比实施例1制得的软碳负极材料制备为锂离子电池，其首次放电容量仅为437.2mAh/g，放电效率也相对较低，仅为82.4％，压实密度为1.42g/cm3；将对比实施例2制得的软碳负极材料制备为锂离子电池，其首次放电容量显著降低，仅为275.8mAh/g，首次放电效率也明显降低，仅为75.4％，压实密度为1.08g/cm3；将对比实施例3中的单晶硅作为负极材料制备为锂离子电池，其首次放电容量较高，首次放电效率与实施例1～5相当，但是其容量保持率明显较低，不如实施例1～5；将对比实施例4～7制得的软碳负极材料制备为锂离子电池，其首次放电容量、首次放电效率和容量保持率明显降低，不如实施例1～5。
效果实施例2
本发明中，安全性的测试方法为本领域常规测试方法。具体为温度循环测试法。
本发明中，实施例1～5制得的软碳负极材料安全性好(130℃/60分钟，不爆、不涨)。

Claims (15)

1.一种软碳负极材料，其特征在于，其包括碳化颗粒和单晶硅；其中，所述碳化颗粒由中间相碳微球体制得；所述碳化颗粒的用量为70~99%，所述碳化颗粒的用量中的百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；所述单晶硅的用量为1~30%，所述单晶硅的用量中的百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比；所述软碳负极材料的压实密度为1.6~1.8g/cm3；
所述碳化颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）：将煤焦油进行聚合反应，得到中间相碳微球体；
步骤（2）：将所述中间相碳微球体进行融合处理，然后进行粉碎处理，再进行低温炭化处理，得到碳前体；
步骤（3）：将所述碳前体进行粉碎处理，再进行高温炭化处理，得到碳化颗粒；
步骤（1）中：所述聚合反应的温度为600~800℃；所述聚合反应的时间为20~40h；
步骤（2）中：所述融合处理的温度为50~80℃；所述融合处理的时间为3~5min；所述低温炭化处理的温度为200~900℃；
步骤（3）中：所述高温炭化处理的温度为1600~2000℃。
2.如权利要求1所述的软碳负极材料，其特征在于，所述碳化颗粒的用量为80~99%，所述碳化颗粒的用量中的百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；
和/或，所述单晶硅的用量为1~20%，所述单晶硅的用量中的百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比。
3.如权利要求2所述的软碳负极材料，其特征在于，所述碳化颗粒的用量为80%，所述碳化颗粒的用量中的百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；
和/或，所述单晶硅的用量为20%，所述单晶硅的用量中的百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比。
4.如权利要求1所述的软碳负极材料，其特征在于，所述软碳负极材料的比表面积为5~10m2/g；
和/或，所述软碳负极材料的振实密度为0.8~1.5g/cm3；
和/或，所述软碳负极材料的真密度为1.0~2.5g/cm3；
和/或，所述软碳负极材料的克容量为600mAh/g~650mAh/g；
和/或，所述软碳负极材料的首次放电容量为604mAh/g以上；
和/或，所述软碳负极材料的首次放电效率为85%以上；
和/或，所述软碳负极材料的1C充放电3000周的容量保持率为90%以上。
5.如权利要求1所述的软碳负极材料，其特征在于，所述碳化颗粒的1C充放电3000周的容量保持率为75%~80%；
和/或，步骤（1）中：所述聚合反应的温度为600~650℃；
和/或，所述聚合反应的时间为30~40h；
和/或，所述煤焦油的密度为1.18~1.23g/cm³，闪点小于等于23℃；
和/或，所述煤焦油的CAS号为8007-45-2；
和/或，所述煤焦油为河南博海化工有限公司生产的煤系焦油或鞍钢化工总厂生产的煤系焦油；
步骤（2）中：所述融合处理的温度为70~80℃；
和/或，所述融合处理的时间为4~5min；
和/或，步骤（2）中：所述粉碎为以300~500转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（2）中：所述粉碎后包括分级；
和/或，所述低温炭化处理的温度为200~300℃；
和/或，所述低温炭化处理的时间为16~48h；
步骤（3）中：所述粉碎为以500~800转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（3）中：所述粉碎后包括分级；
和/或，所述高温炭化处理为在惰性气氛中进行；
和/或，所述高温炭化处理的温度为1600℃；
和/或，所述高温炭化处理的时间为30~60h。
6.如权利要求5所述的软碳负极材料，其特征在于，步骤（1）中：所述聚合反应的温度为600℃；
和/或，所述聚合反应的时间为40h；
和/或，所述煤焦油为河南博海化工有限公司生产的煤系焦油；
和/或，步骤（2）中：所述融合处理的温度为80℃；
和/或，所述融合处理的时间为5min；
和/或，步骤（2）中：所述粉碎为以300转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（2）中：所述分级为采用筛分方法进行；
和/或，所述低温炭化处理的温度为200℃；
和/或，所述低温炭化处理的时间为48h；
和/或，步骤（3）中：所述粉碎为以500转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（3）中：所述分级采用分级机进行；
和/或，所述高温炭化处理的时间为30h。
7.如权利要求6所述的软碳负极材料，其特征在于，步骤（2）中：所述分级为过200目筛网取筛下物；
和/或，步骤（3）中：所述分级机的频率为200~300Hz。
8.如权利要求1所述的软碳负极材料，其特征在于，所述单晶硅的真密度为2.20~2.30g/cm3；
和/或，所述单晶硅的振实密度为0.80~1.10g/cm3；
和/或，所述单晶硅的比表面积为小于10.0m2/g；
和/或，所述单晶硅的克容量为1300~1700mAh/g；
和/或，所述单晶硅的首次放电容量为1300~1500mAh/g；
和/或，所述单晶硅的首次放电效率为85.0~88.0%；
和/或，所述单晶硅的1C充放电3000周的容量保持率为80%~85%。
9.一种软碳负极材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤（1）：将煤焦油进行聚合反应，得到中间相碳微球体；
步骤（2）：将所述中间相碳微球体进行融合处理，然后进行粉碎处理，再进行低温炭化处理，得到碳前体；
步骤（3）：将所述碳前体进行粉碎处理，再进行高温炭化处理，得到碳化颗粒；
步骤（4）：将所述碳化颗粒与单晶硅混合，制得软碳负极材料；
其中，所述聚合反应的温度为600~800℃；所述聚合反应的时间为20~40h；所述碳化颗粒的用量为70~99%，所述碳化颗粒的用量中的百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；所述单晶硅的用量为1~30%，所述单晶硅的用量中的百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比；所述融合处理的温度为50~80℃；所述融合处理的时间为3~5min；所述低温炭化处理的温度为200~900℃；所述高温炭化处理的温度为1600~2000℃。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，
步骤（1）中：所述聚合反应的温度为600~650℃；
和/或，所述聚合反应的时间为30~40h；
和/或，所述煤焦油的密度为1.18~1.23g/cm³，闪点小于等于23℃；
和/或，所述煤焦油的CAS号为8007-45-2；
和/或，所述煤焦油为河南博海化工有限公司生产的煤系焦油或鞍钢化工总厂生产的煤系焦油；
和/或，所述中间相碳微球体的石墨层间距为0.34~0.36nm；
步骤（2）中：所述融合处理的温度为70~80℃；
和/或，所述融合处理的时间为4~5min；
和/或，步骤（2）中：所述粉碎为以300~500转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（2）中：所述粉碎后包括分级；
和/或，所述低温炭化处理的温度为200~300℃；
和/或，所述低温炭化处理的时间为16~48h；
和/或，所述低温炭化处理为在惰性气氛中进行；
步骤（3）中：所述粉碎为以500~800转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（3）中：所述粉碎后包括分级；
和/或，所述高温炭化处理为在惰性气氛中进行；
和/或，所述高温炭化处理的温度为1600℃；
和/或，所述高温炭化处理的时间为30~60h；
和/或，所述碳化颗粒的1C充放电3000周的容量保持率为75%~80%；
步骤（4）中：所述碳化颗粒的用量为80~99%，所述碳化颗粒的用量中的百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；
和/或，所述单晶硅的用量为1~20%，所述单晶硅的用量中的百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比；
和/或，所述单晶硅的真密度为2.20~2.30g/cm3；
和/或，所述单晶硅的振实密度为0.80~1.10g/cm3；
和/或，所述单晶硅的比表面积为小于10.0m2/g；
和/或，所述单晶硅的克容量为1300~1700mAh/g；
和/或，所述单晶硅的首次放电容量为1300~1500mAh/g；
和/或，所述单晶硅的首次放电效率为85.0~88.0%；
和/或，所述单晶硅的1C充放电3000周的容量保持率为80%~85%；
和/或，所述混合为使所述碳化颗粒和所述单晶硅混合均匀；所述混合的时间为48~60h。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，
步骤（1）中：所述聚合反应的温度为600℃；
和/或，所述聚合反应的时间为40h；
和/或，所述煤焦油的密度为1.18~1.23g/cm³，闪点小于等于23℃；
和/或，所述煤焦油的CAS号为8007-45-2；
和/或，所述煤焦油为河南博海化工有限公司生产的煤系焦油；
步骤（2）中：所述融合处理的温度为80℃；
和/或，所述融合处理的时间为5min；
和/或，步骤（2）中：所述粉碎为以300转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（2）中：所述分级为采用筛分方法进行；
和/或，所述低温炭化处理的温度为200℃；
和/或，所述低温炭化处理的时间为48h；
和/或，所述低温炭化处理为在惰性气氛中进行；
步骤（3）中：所述粉碎为以500转/分钟的转速进行；
和/或，步骤（3）中：所述分级为采用分级机进行；
和/或，所述高温炭化处理为在惰性气氛中进行；
和/或，所述高温炭化处理的温度1600℃；
和/或，所述高温炭化处理的时间为30h；
步骤（4）中：所述碳化颗粒的用量为80%，所述碳化颗粒的用量中的百分比为所述碳化颗粒占所述软碳负极材料的质量百分比；
和/或，所述单晶硅的用量为20%，所述单晶硅的用量中的百分比为所述单晶硅占所述软碳负极材料的质量百分比；
和/或，所述单晶硅的真密度为2.20~2.30g/cm3；
和/或，所述单晶硅的振实密度为0.80~1.10g/cm3；
和/或，所述单晶硅的比表面积为小于10.0m2/g；
和/或，所述单晶硅的克容量为1300~1700mAh/g；
和/或，所述单晶硅的首次放电容量为1300~1500mAh/g；
和/或，所述单晶硅的首次放电效率为85.0~88.0%；
和/或，所述单晶硅的1C充放电3000周的容量保持率为80%~85%；
和/或，所述混合为使所述碳化颗粒和所述单晶硅混合均匀；所述混合的时间为48~60h。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：所述分级为过200目筛网取筛下物；
和/或，步骤（3）中：所述分级机的频率为200~300Hz。
13.一种软碳负极材料，其特征在于，如权利要求9-12中任一项所述的制备方法制得。
14.一种如权利要求1-8和13中任一项所述的软碳负极材料在锂离子电池中的应用。
15.一种锂离子电池，其特征在于，其包括如权利要求1-8和13中任一项所述的软碳负极材料。
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