(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111620334.5 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 贝特瑞新材 料集团股份有限公司 地址 518106 广东省深圳市光明新区公明 办事处西田社区高新技术工业园第1、 2、 3、 4、 5、 6 栋、 7栋A、 7栋B、 8栋 (72)发明人 吴璇　樊小华　周海辉　任建国　 贺雪琴　 (74)专利代理 机构 北京汇思诚业知识产权代理 有限公司 1 1444 专利代理师 钱娴静 (51)Int.Cl. H01M 4/587(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 石墨负极材 料及其制备方法、 锂离 子电池 (57)摘要 本申请涉及 石墨负极材料及其制备方法、 锂 离子电池， 其中， 石墨负极材料包括球形石墨以 及碳包覆层， 碳包覆层包括含M元素的改性基团， 其中， M选自B、 N和P中的至少一种。 石墨负极材料 的制备方法包括将包含球形石墨、 包覆剂及改性 添加剂的混合物进行热聚合处理， 得到前驱体； 其中， 改性添加剂包括含有元素M的化合物， M选 自B、 N和P中的至少一种； 在保护性气氛下将前 驱 体进行碳化处理， 得到石墨负极材料。 本申请制 得的石墨负极材料， 可以改善天然石墨的膨胀， 提升循环性能。 权利要求书2页 说明书14页 附图2页 CN 114497546 A 2022.05.13 CN 114497546 A 1.一种石墨负极材料， 其特征在于， 所述石墨负极材料包括石墨以及存在于所述石墨 至少一部 分表面的碳包覆层， 所述碳包覆层 包括含M元素的改性基团， 其中， M选自B、 N和P中 的至少一种， 所述改性基团的影响因子 τ 的取值范围为0.5 ≤ τ≤10。 2.根据权利要求1所述的石墨负极材料， 其特征在于， 其满足以下条件a～i的至少一 者： a.所述石墨包括球形石墨； b.所述石墨包括球形石墨， 所述球形石墨为天然 石墨； c.所述石墨的平均粒径为5 μm～ 25 μm； d.所述石墨与所述 碳包覆层的质量比为(1～ 99):1； e.所述石墨负极材 料的振实密度为0.6g/ cm3～1.5g/cm3； f.所述石墨负极材 料的比表面积为0.1m2/g～10m2/g； g.所述石墨负极材 料的平均粒径为5 μm～3 0 μm； h.所述碳包覆层的厚度为0.01 μm～5 μm； i.所述石墨负极材 料中的碳的质量含量 为95％～10 0％。 3.根据权利要求1或2所述的石墨负极材料， 其特征在于， 其满足以下条件a～f的至少 一者： a.所述改性基团的影响因子τ＝1.3σB+4.7σP+3.5σN， σB、 σP、 σN≥0， 其中， σB为所述石墨负 极材料中含B元素的改性基团的影响因子， σP为所述石墨负极材料中含P元素的改性基团的 影响因子， σN为所述石墨负极材 料中含N元 素的改性基团的影响因子； b.在所述石墨负极材料的拉曼光谱中， 在1350cm‑1处的峰面积 ID与在1580cm‑1处的峰面 积IG的比值ID/IG的取值为n， 0＜n≤ 5； c.所述改性基团包括 ‑C‑M‑基团、‑M‑O‑基团中的至少一种； d.所述含B元 素的改性基团包括 ‑C‑B4‑基团、‑C‑B3‑基团和‑BCO2‑基团中的至少一种； e.所述含P元 素的改性基团包括 ‑P‑O‑基团和‑P‑C‑基团中的至少一种； f.所述含N元 素的改性基团包括吡啶氮基团、 吡咯氮基团和 ‑C‑N‑基团中的至少一种。 4.一种石墨负极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将包含石墨、 包覆剂及改性添加剂的混合物进行热聚合处理， 得到前驱体； 其中， 所述 包覆剂与所述改性添加剂的质量比为(1～99)： 1， 所述改性添加剂包括含有元素M的化合 物， 所述M 选自B、 N和P中的至少一种； 在保护性气氛 下将所述前驱体进行碳 化处理， 得到石墨负极材 料。 5.根据权利要求 4所述的制备 方法， 其特 征在于， 其满足以下 条件a～l的至少一 者： a.所述石墨包括球形石墨； b.所述石墨的平均粒径为5 μm～ 25 μm； c.所述石墨中的碳的质量含量≥95％； d.所述包覆剂包括石油沥青、 煤沥青、 改质沥青和中间相沥青中的至少一种； e.所述包覆剂的软化 点为80℃～40 0℃； f.所述包覆剂的残碳 值为10％～80％； g.所述石墨与所述包覆剂的质量比为(1～ 99)： 1； h.所述含有元素M的化合物包括含元素M的有机物、 含元素M的酸、 含元素M的铵盐中的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114497546 A 2至少一种； i.所述含元素M的有机物包括三聚氰胺、 聚乙烯吡咯烷酮、 尿素、 氮甲基吡咯烷酮、 硼 烷、 烷基硼、 磷酸酯、 膦酸酯、 次膦酸酯、 五苯 膦、 亚甲基三烃基膦和碳硼烷中的至少一种； j.所述含元 素M的酸选自磷酸、 硝酸和硼酸中的至少一种； k.所述含元素M的铵盐选自磷酸铵、 磷酸二氢铵、 磷酸氢二铵、 硝酸铵、 硫酸铵、 碳酸铵 和硼酸铵中的至少一种； l.所述改性添加剂包括尿素、 硝酸铵、 硼酸钠、 硫酸铵、 磷酸氢二铵、 磷酸和磷酸铵中的 至少一种。 6.根据权利要求 4所述的制备 方法， 其特 征在于， 其满足以下 条件a～c的至少一 者： a所述热聚合处 理的反应温度为15 0℃‑700℃； b所述热聚合处 理的反应时间为1h～5 h； c.所述热聚合处 理的升温速率 为1℃/mi n～5℃/mi n。 7.根据权利要求 4所述的制备 方法， 其特 征在于， 其满足以下 条件a～e的至少一 者： a.所述碳化处理的反应温度为6 00℃～1500℃； b.所述碳化处理的反应时间为1h～10 h； c.所述碳化处理的升温速率 为1℃/mi n～5℃/mi n； d.所述保护性气氛包括氮气、 氦气、 氖气、 氩气、 氪气和氙气中的至少一种； e.所述保护性气氛的气体流速为2ml/s～10 0ml/s。 8.根据权利要求 4所述的制备 方法， 其特 征在于， 其满足以下 条件a～c的至少一 者： a.所述制备 方法还包括： 将天然鳞片石墨进行整形处 理， 得到球形石墨； b.所述整形包括粉碎、 球化或分级中的至少一种； c.所述球形石墨的振实密度为0.6g/ cm3～1.5g/cm3。 9.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包含权利要求1～3任一项所述的石 墨负极材料或根据权利要求4 ‑8任一项所述的石墨负极材料的制备方法制得的石墨负极材 料。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114497546 A 3