本技術(shù)屬于電池，具體涉及一種快充型負(fù)極活性材料及其制備方法、負(fù)極極片、二次電池及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，二次電池被廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽(yáng)能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。隨著二次電池的應(yīng)用及推廣，人們對(duì)二次電池快速充電能力的要求越來(lái)越高，而負(fù)極活性材料作為二次電池的重要組成部分，對(duì)二次電池的充電能力有較大影響。目前，石墨是二次電池最常用的負(fù)極活性材料之一，但是，常規(guī)石墨的快速充電能力已經(jīng)接近瓶頸，無(wú)法滿足人們對(duì)二次電池更高快速充電能力的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種快充型負(fù)極活性材料及其制備方法、負(fù)極極片、二次電池及用電裝置，其能使二次電池在具有高能量密度的前提下，還具有大幅提升的快速充電能力。

2、本技術(shù)第一方面提供一種快充型負(fù)極活性材料，其中，所述快充型負(fù)極活性材料包括碳基材料顆粒、位于所述碳基材料顆粒至少一部分表面的包覆層以及分散于所述包覆層中的鐵電材料，所述包覆層包括導(dǎo)電碳材料，至少部分鐵電材料凸出于所述包覆層的表面。

3、本技術(shù)的負(fù)極活性材料能夠在含有較少非活性組分的前提下，降低去溶劑化過(guò)程的動(dòng)能勢(shì)壘，加快鋰離子達(dá)到碳基材料顆粒表面的速度、降低鋰離子嵌入負(fù)極的阻力；本技術(shù)的負(fù)極活性材料還能夠增加嵌鋰生成物從顆粒表面固相擴(kuò)散至內(nèi)部的速率。因此，本技術(shù)的負(fù)極活性材料具有良好的動(dòng)力學(xué)性能，能夠承受大倍率充電，并提升二次電池的快速充電能力，同時(shí)不犧牲二次電池高能量密度。

4、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述包覆層的平均厚度為h?nm，所述鐵電材料的體積平均粒徑dv50為d1?nm，并且所述快充型負(fù)極活性材料滿足：0.25≤h/d1≤1.1，可選地，0.25≤h/d1≤0.5。由此有利于二次電池同時(shí)具有高快速充電能力、高能量密度和良好的循環(huán)性能。

5、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述鐵電材料的體積平均粒徑dv50為d1?nm，0<d1≤200，可選地，0<d1≤100。由此在相同比表面積時(shí)所采用的鐵電材料可以更少，從而能夠降低二次電池的能量密度損失。

6、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述包覆層的平均厚度為h?nm，20≤h≤100，可選地，20≤h≤50。由此二次電池能夠同時(shí)具有高快速充電能力、高能量密度和高循環(huán)容量保持率。

7、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述鐵電材料與所述碳基材料顆粒的質(zhì)量比為α1，α1為(0.5～10):100，可選地為(1～3):100。由此有利于二次電池同時(shí)具有高快速充電能力和高能量密度。

8、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述包覆層與所述碳基材料顆粒的質(zhì)量比為α2，α2為(2～10):100，可選地為(2～5):100。由此有利于負(fù)極活性材料具有高快速充電能力的同時(shí)還具有高克容量、高首次庫(kù)倫效率和高壓實(shí)密度。

9、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述鐵電材料與所述碳基材料顆粒的質(zhì)量比為α1，所述包覆層與所述碳基材料顆粒的質(zhì)量比為α2，α1:α2為1:6至4:1，可選地為1:4至2:1。由此有利于二次電池能夠同時(shí)具有高快速充電能力、高能量密度和高循環(huán)容量保持率。

10、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述包覆層的石墨化度為45％至80％。

11、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述包覆層中的導(dǎo)電碳材料包括無(wú)定形碳，可選地包括硬碳。由此能進(jìn)一步提高二次電池的快速充電能力。

12、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述碳基材料顆粒的石墨化度為88％至96％。

13、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述碳基材料顆粒的體積平均粒徑dv50為d2μm，5≤d2≤20，可選地，8≤d2≤15。由此能使二次電池具有更高的快速充電能力。

14、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述碳基材料顆粒的形貌為一次顆粒、二次顆?；蚱浣M合，可選地，在所述二次顆粒形貌的碳基材料顆粒中，所述一次顆粒的體積平均粒徑dv50與其所組成的二次顆粒的體積平均粒徑dv50的比值為0.2至0.5。由此有利于碳基材料顆粒在具有良好的離子傳輸和電子傳輸性能的同時(shí)還具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

15、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述碳基材料顆粒包括選自石墨、中間相碳微球、硬碳和軟碳中的一種或多種的組合，可選地選自石墨。由此能使二次電池具有高能量密度和高循環(huán)穩(wěn)定性。

16、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述鐵電材料的介電常數(shù)為100以上，可選地為100至100000。由此能夠更好地降低去溶劑化過(guò)程的動(dòng)能勢(shì)壘，提高二次電池的快速充電能力。

17、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述鐵電材料的居里溫度為80℃以上。由此能夠更好地降低去溶劑化過(guò)程的動(dòng)能勢(shì)壘，提高二次電池的快速充電能力。

18、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述鐵電材料包括選自鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物、鎢青銅型化合物、鉍氧化物型層狀結(jié)構(gòu)化合物、鈮酸鋰和鉭酸鋰中的一種或多種的組合。

19、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述快充型負(fù)極活性材料的體積平均粒徑dv50為5μm至20μm，可選地為8μm至15μm。由此有利于負(fù)極活性材料具有更好的離子傳輸和電子傳輸性能以及快速充電性能。

20、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述快充型負(fù)極活性材料的比表面積為0.8m2/g至1.3m2/g，可選地為0.9m2/g至1.2m2/g。由此能使二次電池具有更高的快速充電能力。

21、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述快充型負(fù)極活性材料在20000n作用力下的粉體壓實(shí)密度為1.5g/cm3至1.9g/cm3，可選地為1.5g/cm3至1.7g/cm3。由此能使二次電池具有較高的能量密度和改善的循環(huán)性能。

22、本技術(shù)第二方面提供一種快充型負(fù)極活性材料的制備方法，包括步驟：s10，提供碳基材料顆粒、碳源和鐵電材料，可選地，所述碳源包括選自瀝青、樹(shù)脂、生物質(zhì)材料中的一種或多種的組合；s20，將所述碳基材料顆粒、所述碳源和所述鐵電材料均勻混合，經(jīng)碳化燒結(jié)處理在所述碳基材料顆粒至少一部分表面形成包括導(dǎo)電碳材料的包覆層，其中，所述鐵電材料分散于所述包覆層中并且至少部分鐵電材料凸出于所述包覆層的表面。

23、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，s20中的碳化燒結(jié)溫度為700℃至1800℃，可選地為1000℃至1300℃。

24、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，s20中的碳化燒結(jié)時(shí)間為1h至15h，可選地為6h至14h。

25、在本技術(shù)的任意實(shí)施方式中，所述碳基材料顆粒通過(guò)以下方法制備：s101，提供焦粉末，將所述焦粉末放入反應(yīng)容器中；s102，對(duì)所述焦粉末進(jìn)行石墨化處理，得到碳基材料顆粒。

26、本技術(shù)第三方面提供一種負(fù)極極片，包括負(fù)極集流體以及設(shè)置在所述負(fù)極集流體至少一個(gè)表面上的負(fù)極膜層，其中，所述負(fù)極膜層包括本技術(shù)第一方面的快充型負(fù)極活性材料或通過(guò)本技術(shù)第二方面的方法制備的快充型負(fù)極活性材料。

27、本技術(shù)第四方面提供一種二次電池，包括本技術(shù)第三方面的負(fù)極極片。

28、本技術(shù)第五方面提供一種用電裝置，包括本技術(shù)第四方面的二次電池。

29、本技術(shù)提供的快充型負(fù)極活性材料具有良好的動(dòng)力學(xué)性能，能夠承受大倍率充電，并提升二次電池的快速充電能力，同時(shí)不犧牲二次電池高能量密度。本技術(shù)的用電裝置包括本技術(shù)提供的二次電池，因而至少具有與所述二次電池相同的優(yōu)勢(shì)。