CN117558916A - 一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池 - Google Patents

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CN117558916A CN202311400850.6A CN202311400850A CN117558916A CN 117558916 A CN117558916 A CN 117558916A CN 202311400850 A CN202311400850 A CN 202311400850A CN 117558916 A CN117558916 A CN 117558916A
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Abstract

本发明提供了一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池，对含有所述负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池进行电压(Voltage)与容量(Capacity)测试，当所述电池剩余容量SOC在20％～80％区间时，所述负极材料满足：dV/dC≥0，说明所述负极材料对锂离子吸收和放出具有较强作用力，可以提升锂离子电池快充充放电的能力，对解决锂离子电池快充充电导致负极析锂而引发的安全问题具有重要意义。当将满足上述条件的负极材料与正极活性物质组装成锂离子电池后，获得的锂离子电池的负极片不存在析锂的问题，同时所述全电池的具有较好的快充特性。

Description

一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池
技术领域
本发明属于负极材料技术领域，具体涉及一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池。
背景技术
随着锂离子电池技术的不断进步和电动车行业的兴起，人们对锂离子电池的性能需求越来越高，特别是锂离子电池的快充性能。目前电动车市场上主流的车型的充满电的时间在30-120min之间，这对于长途行驶的场景下，人们会产生“里程焦虑”，从而影响驾驶体验。因此，为了解决“里程焦虑”的问题，就必须提升电池能量密度或者减少电池的充电时间。
对于提升电池能量密度就伴随着使用更厚极片、更高能量密度的正负极材料和更薄的隔膜，这使得电池体系的安全性能大幅下降，故采用提升电池快充能力来减少充电时间成为锂离子电池动力市场的发展主流。提升锂离子电池充电速度对负极片的快充能力要求较高，同时会伴随着负极侧析锂的风险，电池安全风险也会升高，因此在提升电池快充能力的同时降低负极析锂的风险成为亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池。所述负极材料的使用能够显著提升电池的快充特性。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种负极材料，对含有所述负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池进行电压(Voltage)与容量(Capacity)测试，得到脱锂容量和脱锂电压，并对脱锂容量进行归一化，得到横坐标为0～100％电池剩余容量SOC，纵坐标为脱锂电压的脱锂曲线；对所述脱锂曲线求一阶微分得到dV/dC值，对所述脱锂曲线求二阶微分得到值；
当所述电池剩余容量SOC在20％～80％区间时，所述负极材料满足：dV/dC≥0，
研究发现，锂离子电池在大倍率充电电流下，负极侧由于电化学极化的影响导致负极电位下降严重，因此出现负极片对锂电位低于0V的情况，此时电芯内部游离的Li+会被还原成金属锂，这会导致电池容量急剧下降，充放电循环“跳水”，进而使得电芯失效。本申请的发明人研究发现，当含有所述负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池的电池剩余容量SOC在20％～80％区间时，所述负极材料满足：dV/dC≥0，此时，所述负极材料对锂离子的吸附作用使得所述电池在大电流下能够快速储存锂离子，从而减缓大量锂离子对负极侧的冲击，缓解负极片的析锂，改善锂离子电池的快充特性。
根据本发明的实施方式，当含有所述负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池的电池剩余容量SOC在20％～80％区间(如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％以及两两端点值组成的范围)时，所述负极材料同时满足：dV/dC≥0以及时，说明所述负极材料在脱锂时负极电位上升很快，即所述负极材料对锂离子的吸附作用使得所述电池在大电流下能够快速储存锂离子，从而减缓大量锂离子对负极侧的冲击，缓解负极片的析锂，改善锂离子电池的快充特性。本发明所述的负极材料与常规的石墨的脱锂曲线区别很大，本发明所述的负极材料在脱锂时负极电位上升很快，说明其脱锂以吸附为主导，表明所述负极材料的动力学性能较强，这比石墨的脱嵌锂机制更容易，因此，所述负极材料具有更好的快充动力学性能。
根据本发明的实施方式，所述归一化是将脱锂容量的绝对值转换成电池剩余容量SOC的相对值；具体地，将实际脱锂容量与最大脱锂容量的比值转换成0-100％的电池剩余容量SOC。
根据本发明的实施方式，所述半电池的电压(Voltage)与容量(Capacity)的测试条件满足：充放电倍率范围为0.01C-0.1C，放电截止电压为0-0.01V，充放电电压为1.5-2.5V。
根据本发明的实施方式，所述半电池的电压(Voltage)与容量(Capacity)的测试过程为：0.05C放电至5mV，静置10min，0.05C放电至5mV，静置10min，0.05mA放电至5mV，得到负极材料首次嵌锂容量，静置10min后，以0.1C充电到2.0V，以此充放电制度循环多次。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的首次放电比容量为300～800mAh/g。
根据本发明的实施方式，所述负极材料在脱锂电压为0.5V以下的脱锂容量为100～300mAh/g。这表明所述负极材料的电压-容量斜率增加较快，可以说明所述负极材料对锂的反应速度较快，其具有快充能力。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的粒径Dv10为0.5～18μm，所述负极材料的粒径Dv50为1～25μm，所述负极材料的粒径Dv90为2～40μm。
在一些实施方式中，所述负极材料的粒径Dv10为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm或上述两两端点组成的范围中的任意点值；所述负极材料的粒径Dv50为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、25μm或上述两两端点组成的范围中的任意点值；所述负极材料的粒径Dv90为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、25μm、26μm、28μm、30μm、32μm、34μm、35μm、36μm、38μm、40μm或上述两两端点组成的范围中的任意点值。
在一些实施方式中，所述负极材料的粒径Dv10过低(或Dv50过低、或Dv90过低)时(如Dv10小于0.5μm，如Dv50小于1μm，如Dv90小于2μm)，负极材料的比表面积大，在电池中的副反应多，影响电池性能。所述负极材料的中值粒径Dv10过高(或Dv50过高、或Dv90过高)时(如Dv10大于18μm，如Dv50大于25μm，如Dv90大于40μm)，其在极片上堆积时颗粒间的间隙大，会造成电池的体积能量密度的降低。
在一些实施方式中，当所述负极材料的中值粒径Dv50在上述范围内时，所述负极材料的比表面积适中，能够避免副反应的发生，同时其在极片上堆积时颗粒间的间隙适当，不会造成电池的体积能量密度的降低。更为重要的是，当所述负极材料的中值粒径Dv50在上述范围内时，本发明所述的负极材料在脱锂时负极电位上升很快，所述负极材料对锂离子的吸附作用更有利于所述电池在大电流下快速储存锂离子，从而减缓大量锂离子对负极侧的冲击，缓解负极片的析锂，改善锂离子电池的快充特性，更能突出出本发明所述的负极材料与常规的石墨的脱锂曲线的差异。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的粒径满足：(Dv10/Dv90)≥0.2。当所述负极材料的粒径满足(Dv10/Dv90)≥0.2时，所述负极材料的快充动力学性能好，具体地，此时所述的负极材料在脱锂时负极电位上升很快，所述负极材料对锂离子的吸附作用更有利于所述电池在大电流下快速储存锂离子，从而减缓大量锂离子对负极侧的冲击，缓解负极片的析锂，改善锂离子电池的快充特性；更能突出出本发明所述的负极材料与常规的石墨的脱锂曲线的差异。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的石墨层间距d002为0.3365～0.3371nm(通过XRD测试得到)；满足所述石墨层间距d002的负极材料有利于锂离子的脱嵌，并为锂离子的脱嵌提供了快速通道，使得所述负极材料在脱锂时负极电位上升很快，所述负极材料对锂离子的吸附作用更有利于所述电池在大电流下快速储存锂离子，从而减缓大量锂离子对负极侧的冲击，缓解负极片的析锂，改善锂离子电池的快充特性。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的振实密度为0.5-1.5g/cm3。振实密度能体现材料的形貌和粒径分布，振实密度太小会导致电池体积能量密度过低；振实密度过高，则会导致负极的脆性变大，在卷绕电池极芯的时候极片发生断裂，不但不能提高电池的高温循环性能，甚至使得电池的制备无法完成。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的比表面积为0.5-20m2/g。比表面积在此范围内的负极材料可以使形成SEI膜面积小，消耗的锂离子少，不可逆容量少，同时产气也少；比表面积过大的材料能够增加电池的副反应，造成电池性能的降低。
本发明还提供了一种负极片，所述负极片包括上述的负极材料。
根据本发明的实施方式，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括上述的负极材料。
根据本发明的实施方式，所述负极活性物质层还包括导电剂。在一些实施例中，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或几种。
根据本发明的实施方式，所述负极活性物质层还包括粘结剂。在一些实施例中，所述粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、丁苯橡胶及聚偏氟乙烯中的一种或几种。
根据本发明的实施方式，所述负极集流体包括铜箔、铬箔、镍箔、钛箔、涂炭铜箔、打孔铜箔中的一种或几种。
根据本发明的实施方式，所述负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
0.5～99wt％的负极材料、0～98.5wt％的石墨、0.5～15wt％的导电剂、0.5～15wt％的粘结剂。
优选地，所述负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：
48～95wt％的石墨、1～50wt％的负极材料、1～10wt％的导电剂、1～10wt％的粘结剂。
根据本发明的实施方式，所述负极片具体可以通过如下方法获得：
在去离子水中，将上述负极材料、任选地石墨、导电剂和粘结剂混合，得到负极浆料，将该负极浆料涂覆在负极集流体上，80℃烘干后切片，然后转移到100℃真空烘箱中干燥12h，最后进行辊压、分切，得到负极片。
本发明还提供了一种电池，其包括上述的负极片。
根据本发明的实施方式，所述电池为锂离子电池。
根据本发明的实施方式，所述电池为卷绕式电池，优选为卷绕式锂离子电池。
根据本发明的实施方式，所述电池还包括隔膜。在一些实施例中，所述隔膜包括聚乙烯或聚丙烯中的一种或几种。
根据本发明的实施方式，所述电池还包括电解液。在一些实施例中，所述电解液为非水电解液，所述非水电解液包括碳酸酯溶剂和锂盐。在一些实施例中，所述碳酸酯溶剂包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)中的一种或几种。在一些实施例中，所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiAlO4、LiAlCl4、Li(CF3SO2)2N、LiBOB和LiDFOB中的一种或几种。
根据本发明的实施方式，所述电池还包括正极。在一些实施例中，所述正极中的正极活性物质选镍钴锰三元材料。在一些实施例中，所述镍钴锰三元材料中Ni元素的摩尔含量占比≥50％。所述的Ni元素的摩尔含量占比为Ni占过渡金属的摩尔量占比。
在一些实施例中，所述镍钴锰三元材料的结构特点使得其具有优异的锂离子脱嵌能力，当将其与本申请的负极材料进行匹配并组装成电池后，这能够充分发挥所述负极材料的嵌锂性能，使得所述负极材料在脱锂时负极电位上升得更快，所述负极材料对锂离子的吸附作用更有利于所述电池在大电流下快速储存锂离子，从而减缓大量锂离子对负极侧的冲击，缓解负极片的析锂，改善锂离子电池的快充特性。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种负极材料及包括该负极材料的负极片和电池，对含有所述负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池进行电压(Voltage)与容量(Capacity)测试，得到脱锂容量和脱锂电压，并对脱锂容量进行归一化，得到横坐标为0～100％电池剩余容量SOC，纵坐标为脱锂电压的脱锂曲线；对所述脱锂曲线求一阶微分得到dV/dC值，对所述脱锂曲线求二阶微分得到值；当所述电池剩余容量SOC在20％～80％区间时，所述负极材料满足：dV/dC≥0，/>说明所述负极材料对锂离子吸收和放出具有较强作用力，特别是电池剩余容量SOC在20～80％区间时，所述负极材料对锂离子的吸脱附作用力较强，可以提升锂离子电池快充充放电的能力，对解决锂离子电池快充充电导致负极析锂而引发的安全问题具有重要意义。当将满足上述条件的负极材料与正极活性物质组装成锂离子电池后，获得的锂离子电池的负极片不存在析锂的问题，同时所述全电池的具有较好的快充特性。
本发明的技术方案还具有指导意义，通过判断dV/dC≥0，可以判断出该负极材料组装成全电池的快充性能，具有操作简单、便捷等优点。
附图说明
图1是含有实施例1和对比例3的负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池的脱锂曲线(电压～电池剩余容量SOC曲线)
图2是含有实施例1和对比例3的负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池的脱锂曲线(dV/dC～电池剩余容量SOC曲线)。
图3是含有实施例1和对比例3的负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池的脱锂曲线(电池剩余容量SOC曲线)。
具体实施方式
<负极材料的制备方法>
根据本发明的实施方式，所述负极材料的制备原料来源于鳞片石墨、石油焦、针状焦(如煤系针状焦)、沥青焦、煤沥青、无烟煤、椰壳、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、蔗糖和淀粉中的一种或几种。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将负极材料的制备原料装入石墨坩埚中，在惰性气体氛围中进行碳化处理，温度为600～1500℃，时间为8-24小时，物料降温后得到前驱体1；
(2)将得到的前驱体1进行粉碎、整形和分级后，得到Dv50＝5-15μm，Dv10/Dv90≥0.3的前驱体2；
(3)将前驱体2与有机碳源进行混合，然后进行碳化处理，碳化温度为1000-1350℃，时间为12-24小时，待物料降温后，取出进行整形、分级、混合、筛分和除磁，得到所述负极材料。
其中，步骤(1)中，将负极材料的制备原料进行粉碎整形后装入石墨坩埚中。
其中，步骤(3)中，所述有机碳源为淀粉、蔗糖、葡萄糖、石油沥青中的一种或多种。
其中，步骤(3)中，所述前驱体2与有机碳源的质量比为100:3-30。
根据本发明的实施方式，所述负极材料的制备方法包括如下步骤：
(a)将负极材料的制备原料进行水热反应、抽滤、洗涤、干燥后得到前驱体；
(b)将前驱体进行碳化处理，碳化温度为600～900℃，时间为8-24小时，待物料降温后，取出进行整形、分级、混合、筛分和除磁，得到所述负极材料。
<负极材料快充性能的测试方法>
一种负极材料快充性能的测试方法，所述方法包括：
将含有负极材料的电极与金属锂对电极组装的的半电池，测试所述半电池的电池剩余容量SOC在20％～80％区间，当所述负极材料满足：dV/dC≥0，时，说明所述负极材料的快充性能优异；
其中，dV/dC为对所述半电池的脱锂曲线求一阶微分得到的；为对所述半电池的脱锂曲线求二阶微分得到的。
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
需要说明的是，SOC(State of Charge)值即荷电状态值，为电池的剩余容量与电池的标称容量的比值，用来反应电池的剩余容量。
测试例：
(1)负极材料的粒径测试由Mastersize 3000(马尔文3000)通过激光发测得，负极材料的振实密度测试仪器为FZS4-4B振实密度测试仪，负极材料的比表面测试仪器为NOVATouch比表面测试仪；
(2)半电池性能测试：
电极的制备：在25℃条件下，将所制备的负极材料与CMC、导电炭黑、SBR按照92％：1.5％：1.5％：5％(质量比)在纯水中混合均匀，配制成浆料；把浆料均匀涂在8μm铜箔上，涂布面密度约为8mg/cm2，然后把铜箔放入真空干燥箱中80℃烘干12h，取出使用10MPa的压力对极片辊压2次。将辊压后的极片裁成直径为20mm的圆片，制成工作电极。
半电池的装配：在室温条件下，以金属锂片作为对电极，将上述得到的圆片为工作电极，聚乙烯隔膜为电池隔膜，1mol/L的LiPF6/EC:DEC(体积比为1:1)溶液为电解液，在Ar环境下的手套箱中组装成CR2430型纽扣电池。负极材料的极片压实密度为1.50g/cm3，极片单面密度为8mg/cm2。
将组装好的电池室温静置24h后开始电化学测试，电化学测试在美国ArbinBT2000型电池测试仪上测试。
电压与容量测试：0.05C放电至5mV，静置10min，0.05C放电至5mV，静置10min，0.05mA放电至5mV，得到首次嵌锂容量；静置10min后，以0.1C充电到2.0V，完成首次循环，得到首次脱锂容量；首次脱锂容量与负极活性物质的质量的比值为负极材料的比容量；首次脱锂容量/首次嵌锂容量即为负极材料的首次效率；以脱锂容量为横坐标，以脱锂电压为纵坐标，绘制脱锂曲线，将脱锂容量进行归一化处理，即用实际脱锂容量/最大脱锂容量得到0-100％的电池剩余容量SOC；对脱锂曲线求一阶微分，从而得到dV/dC曲线(横坐标为0-100％的电池剩余容量SOC，纵坐标为dV/dC值)；对脱锂曲线求二阶微分，从而得到曲线(横坐标为0-100％的电池剩余容量SOC，纵坐标为/>值)。
(3)软包电池性能测试：
负极材料与导电炭黑、CMC和SBR按照质量比为95％：2％：1.2％：1.8％配制成负极浆料，将浆料均匀涂覆在8μm后的铜箔上，负极单面密度为8mg/cm3，将负极片烘干后使用10MPa的压力辊压2次，得到全电池的负极片。正极材料为三元NCM523，浆料配方为NCM：SP：PVDF＝96.5％：2.0％：1.5％(质量比)，全电池电解液为1mol/L LiPF6溶剂为EC/DMC/EMC体积比为1.5：1.5：7所构成的溶液，所用隔膜为聚乙烯隔膜，正极设计容量为170mAh/g，负极设计容量根据半电池容量测试结果进行设计，CB值为1.15。组装成软包全电池后，使用ArbinBT2000型电池测试仪进行电池充放电测试，设置充放电区间为4.3V～2.75V。
充电倍率为3C的恒流充入比测试方法为：
1、25℃环境中，将新鲜电池以0.5C的电流密度进行放电至电池下限电压2.75V；
2、静置15min；
3、以3C电流密度充电至上限电压4.3V，然后保持4.3V恒压充电，截止电流为0.05C；
4、静置15min；
5、以0.5C电流密度放电至2.75V。
恒流充入比＝恒流阶段充电容量/电池充电总容量×100％。
电池充放电循环容量保持率测试为：
1、25℃环境中，将新鲜电池以0.5C的电流密度进行放电至电池下限电压2.75V；
2、静置30min；
3、以3C电流密度充电至上限电压4.3V，然后保持4.3V恒压充电，截止电流为0.05C；
4、静置30min；
5、以1C电流密度放电至下限电压2.75V；
6、重复2～5步测试为一次充放电循环，直至循环次数为1000次。
电池循环1000次容量保持率＝第1000次电池放电容量/第一次电池放电容量×100％。
实施例1
负极材料的制备：将煤沥青装入石墨坩埚中，在惰性气体氛围中进行碳化处理，碳化处理温度为750℃，时间为20小时，物料降温后得到负极活性物质材料的前驱体1。将得到的前驱体1进行粉碎、整形和分级后，得到Dv50＝5-15μm，Dv10/Dv90≥0.3的前驱体2。将前驱体2与淀粉进行混合(质量比为100:5)，然后进行碳化处理，碳化温度为1150℃，时间为24小时，待物料降温后，取出进行整形、分级、混合、筛分和除磁，由此得到所用的负极材料。
实施例2
负极材料的制备：将煤系针状焦进行粉碎整形，随后装入石墨坩埚中，在惰性气体氛围中进行碳化处理，温度为800℃，时间为15小时，物料降温后得到前驱体1。将得到的前驱体1进行粉碎、整形和分级后，得到Dv50＝5-15μm，Dv10/Dv90≥0.3的前驱体2。将前驱体2与葡萄糖进行混合(质量比为100:15)，然后进行碳化处理，碳化温度为1150℃，时间为24小时，待物料降温后，取出进行整形、分级、混合、筛分和除磁，由此得到所用的负极材料。
实施例3、8-15
负极材料的制备：使用液态环氧树脂在150℃经过水热反应15小时，经过抽滤、洗涤、干燥后得到前驱体。将前驱体进行碳化处理，碳化温度为900℃，时间为24小时，待物料降温后，取出进行整形、分级、混合、筛分和除磁，由此得到所用的负极材料。通过整形、分级、混合、筛分步骤选取合适粒径的负极材料，详见表1。
实施例4
负极材料的制备：将淀粉装入坩埚进行碳化处理，碳化温度为1500℃，时间为12小时，待物料降温后取出得到前驱体1。将所得前驱体1进行粉碎、整形、分级得到Dv50＝5-15μm，Dv10/Dv90≥0.3的前驱体2。将前驱体2与石油沥青进行混合(质量比为100:3)，然后进行碳化处理，温度为1000℃，时间为24小时，待物料降温后，取出进行整形、分级、混合、筛分和除磁，由此得到所用的负极材料。
实施例5
负极材料的制备：使用蔗糖在200℃经过水热反应15小时，经过抽滤、洗涤、干燥后得到前驱体。将前驱体进行碳化处理，碳化温度为800℃，时间为24小时，待物料降温后，取出进行整形、分级、混合、筛分和除磁，由此得到所用的负极材料。
实施例6
负极材料的制备：将实施例1中所得的负极活性物质材料与市售人造石墨(从上海杉杉购买的FSN-1)进行混合，得到负极材料。
实施例7
负极材料的制备：将实施例1中所得的负极活性物质材料与市售天然石墨(从深圳贝特瑞购买的AGP8-8)进行混合，得到负极材料。
对比例1
负极活性物质材料制备：使用市售人造石墨(从上海杉杉购买的FSN-1)作为负极活性物质材料。
对比例2
负极活性物质材料制备：使用市售天然石墨(从深圳贝特瑞购买的AGP8-8)作为负极活性物质材料。
对比例3
负极活性物质材料制备：使用市售的硬碳材料(从深圳贝特瑞购买的BHC-450)作为负极活性物质材料。
选择磷酸铁锂作为正极材料。
对比例4
负极活性物质材料制备：在对比例3的基础上，通过粉碎、分级调整材料粒径，得到负极活性物质材料。
选择钴酸锂作为正极材料。
对比例5
负极活性物质材料制备：在对比例3的基础上，通过粉碎、分级调整材料粒径，得到负极活性物质材料。
实施例与对比例测试结果如下表1。
表1实施例和对比例的负极材料和电池的性能测试结果
由表1中的测试结果可以看出，实施例1～15中负极材料在0.5V以下的容量都较低，其在20-80％SOC荷电状态电压与容量的变化曲线为“斜坡”状态，即表明锂离子电池体系负极的嵌锂和脱锂都具有较强的动力学，因此其循环和倍率性能都较好。
由表1中的测试结果还可以看出，负极材料的粒径过大，会导致锂离子嵌入路径长，导致阻抗大，其倍率性能下降，粒径越大，则效果越差(如实施例9-10、15)，相反则粒径越小，效果越好(如实施例11、13-14)；特别的，实施例12的粒径更大，但其粒径分布很集中，很均匀，且振实密度很高，说明材料球形度很高，各向同性更好，这样是有利于提升其倍率性能，所以会得到较好的结果。
但是，所述负极材料的求导结果(dV/d以及)与负极材料的粒径没有关系，是与材料本身及其有关；当所述负极材料不同是满足：dV/dC≥0以及/>时，即便选择小粒径的负极材料，也无法获得较好的快充性能。
综上，当所述负极材料与金属锂组装的半电池的电池剩余容量SOC在20％～80％区间时，所述负极材料同时满足：dV/dC≥0以及时，说明所述负极材料对锂离子的吸附作用使得所述电池在大电流下能够快速储存锂离子，从而减缓大量锂离子对负极侧的冲击，缓解负极片的析锂，改善锂离子电池的快充特性。进一步地，本申请将同时满足：dV/dC≥0以及/>的负极材料组装成全电池后发现，获得的3C倍率下恒流充入比以及25℃、3C/1C@1000T容量保持率均得到了显著的提升，说明所述负极材料具有较好的快充性能，也进一步验证了上述判断方法的可行性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负极材料，其特征在于，对含有所述负极材料的电极与金属锂对电极组装的半电池进行电压(Voltage)与容量(Capacity)测试，得到脱锂容量和脱锂电压，并对脱锂容量进行归一化，得到横坐标为0～100％电池剩余容量SOC，纵坐标为脱锂电压的脱锂曲线；对所述脱锂曲线求一阶微分得到dV/dC值，对所述脱锂曲线求二阶微分得到值；
当所述电池剩余容量SOC在20％～80％区间时，所述负极材料满足：dV/dC≥0，
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述半电池的电压(Voltage)与容量(Capacity)的测试条件满足：充放电倍率范围为0.01C-0.1C，放电截止电压为0-0.01V，充放电电压为1.5-2.5V。
3.根据权利要求2所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的首次放电比容量为300～800mAh/g；
和/或，所述负极材料在脱锂电压为0.5V以下的脱锂容量为100～300mAh/g。
4.根据权利要求1-3任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的粒径Dv10为0.5～18μm，所述负极材料的粒径Dv50为1～25μm，所述负极材料的粒径Dv90为2～40μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的粒径满足：(Dv10/Dv90)≥0.2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的石墨层间距d002为0.3365～0.3371nm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料的振实密度为0.5-1.5g/cm3；
和/或，所述负极材料的比表面积为0.5-20m2/g。
8.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括权利要求1-7任一项所述的负极材料。
9.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求8所述的负极片。
优选地，所述电池为卷绕式电池，优选为卷绕式锂离子电池。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池还包括正极，所述正极中的正极活性物质包括镍钴锰三元材料；
优选地，所述镍钴锰三元材料中Ni元素的摩尔含量占比≥50％。
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